Puesta en marcha del quemador burner kiln.pdf

- 0 -

Puesta en marcha del Quemador GRECO

2011

- 1 -

ndice

Diccionario de abreviaciones ......................................................................... - 2 - Horno ..................................................................................................................... - 3 - Combustibles ...................................................................................................... - 4 - Polvo crudo .......................................................................................................... - 9 - Encostramiento del horno y formacin de pegaduras ......................... - 30 - Quemador GRECO ........................................................................................... - 37 - Sustitucin trmica ......................................................................................... - 48 - Conduccin del horno ..................................................................................... - 54 - Clinker ................................................................................................................. - 63 - Cemento ............................................................................................................. - 70 - Contacto Greco Enfil ....................................................................................... - 74 -

- 2 -

Diccionario de abreviaciones AF aire falso MF mdulo de fundente de almina FL fase lquida A Al2O3 F Fe2O3 M MgO K K2O N Na2O KST factor de saturacin de Cal MS mdulo de silicatos de slice Rend.T rendimiento trmico PCI poder calorfico inferior Prod productividad GS grado de sulfatizacin MSO3 mdulo de azufre Q45 % de granos de cuarzo en muestra retenida sobre tamiz 45 C125 % de granos de calcita en muestra retenida sobre tamiz 125 R45 % residuo insoluble en cido de muestra retenida sobre tamiz 45 Q32 % de granos de cuarzo en muestra retenida sobre tamiz 32 C90 % de granos de calcita en muestra retenida sobre tamiz 90 AW ndice de costra PEF polvo de electrofiltro C3S 3CaO.SiO2 C2S 2CaO.SiO2 C3A 3CaO.Al2O3 C4AF 4CaO.Al2O3.Fe2O3 CPF40 Bolsa cemento fillerizado tipo CPF40 despacho en Bolsa CPF40 Granel cemento fillerizado tipo CPF40 despacho a Granel CPC40 Bolsa cemento puzolnico tipo CPC40 despacho en Bolsa Albailera cemento Hidralit R28 resistencia mecnica determinada a 28 das PPC prdida por calcinacin R200 retenido sobre tamiz N 200 75 Ck clinker MEJCALID aditivo mejorador de calidad

- 3 -

Horno Descripcin general Fabricante torre Humboldt KHD Proceso Va Seca Precalentador 5 etapas Calcinador tipo Pyroclon Enfriador tipo Parrilla Caractersticas constructivas Longitud 48 m Dimetro 3,15 m Pendiente 3 % Capacidad de diseo Produccin nominal 860 tpd Produccin efectiva 720 tpd Split trmico 70 % Principal y 30 % Torre Carga trmica total del horno 35,4 MW Rendimiento trmico 845 kcal/kg Rendimiento trmico 950 kcal/kg (10 % AF) * Rendimiento trmico 1000 kcal/kg (10 % AF y otras prdidas) Consumo de gas natural 4338 Nm3/h para 860 tpd * Nota: para fines prcticos, en los clculos posteriores se utiliza un rendimiento trmico intermedio

- 4 -

Combustibles Planta cuenta con instalaciones adecuadas para consumir tanto gas natural como carbn, cscara y glicerol. El gas natural y el carbn son considerados combustibles primarios o principales, mientras que la cscara y el glicerol son considerados secundarios o alternativos. Distribucin de combustibles segn instalacin

Combustible Precalcinador Horno

Gas natural X X

Carbn --- X

Cscara X X

Glicerol X X

Aporte de fase lquida en la zona de sinterizacin Gas natural No aporta elementos Carbn Azufre (S) Cscara No aporta elementos Glicerol Sodio (Na)

325,20,31450%64,0 SONKMFACFLMF +++++=> Es preciso tener en cuenta el tipo de combustible utilizado para regular la cantidad de fase lquida con el fin de no sobrecargar de costra la zona de sinterizacin.

FL KST MS Gas Carbn Glicerol Cscara Rend.T

--- 94,1 3,28 4025 0 0 0 950

+ 0,43 93,9 3,33 600 3450 0 0 950

+ 0,41 94,0 3,32 0 2630 2000 0 950

+ 0,30 93,4 3,45 0 1770 2000 2000 950

+ 0,24 93,0 3,56 0 1395 1500 3500 950

+ 0,21 93,0 3,56 0 1040 2000 3500 950

- 5 -

Variacin de la Fase lquida en funcin de los combustibles

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45

Ca

rbn

(kg

/h) --

---

0

800

1600

2400

3200

4000

4800

5600

6400

Incremento de FL (%)

Glic

ero

l + C

sca

ra (kg

/h) -

----

Aporte de slice en el KST del clinker Gas natural No aporta Carbn 0,47 % como SiO2 Cscara 2,63 % como SiO2 Glicerol No aporta

32322 65,018,18,2100

OFeOAlSiOCaO

KST++

=

Cscara KST KST

0 0 93,5

500 - 0,14 93,4

1500 - 0,43 93,1

2500 - 0,72 92,8

3500 - 1,01 92,5

Es decir que maximizando la adicin de cscara el KST del clinker disminuye en 1 punto aproximadamente, siempre y cuando el contenido de residuo insoluble (RI) en la cscara permanezca constante en 2,63%. Cuando hablamos de residuo insoluble es todo aquello que no se disuelve en cido clorhdrico. Para el caso de la cscara y el carbn el RI se asocia al contenido de slice (SiO2). Impacto de la adicin de cscara en la productividad del horno Empricamente est demostrado que hay un efecto positivo en la produccin del horno a medida que disminuye el KST del clinker. 92,5 KST ------- 828 t/d

- 6 -

93,5 KST ------- 790 t/d La cscara mejora la calcinacin en la torre debido a que disminuye el KST del crudo volvindolo ms blando. Un menor consumo especfico de combustible genera una mayor demanda de crudo y por ende una mayor productividad de clinker.

KST clinker versus produccin

Productividad (tpd) = -38,407 x KST ck + 4381,3720

740

760

780

800

820

840

860

880

91,5 92,0 92,5 93,0 93,5 94,0 94,5 95,0

KST clinker

Pro

duct

ivid

ad

(tpd)

Cscara KST KST Prod.

0 0 93,5 790

500 - 0,14 93,4 798

1500 - 0,43 93,1 808

2500 - 0,72 92,8 818

3500 - 1,01 92,5 828

En caso de haber problemas de suministro de cscara la merma en la productividad puede llegar a casi 38 t/d, mientras que el KST del clinker puede aumentar en 1 punto en condiciones normales. La relacin entre la corriente del elevador de polvo crudo y la alimentacin del horno es la siguiente: Parmetros qumicos y fsicos de los combustibles

Combustible PCI Cenizas (C) (H) (O) (S) (Cl) (K) (Na)

Gas natural 8260 0 75,1 24,7 0 0 0 0 0

Carbn 8200 0,47 83,2 5,3 6,6 1,75 0 0 0

Cscara 3520 2,63 39,2 5,4 43,4 0 0 0,03 0

Glicerol 5850 3,54 --- --- --- 0 2,04 0,04 1,32 Nota: las cenizas del glicerol provienen del catalizador de sodio utilizado en la fabricacin de biodiesel

- 7 -

Corriente elevador vs Alimentacin de Crudo

Alimentacin (t/h) = 5,56 x Corriente (A) - 89,6135

40

45

50

55

60

65

70

23,5 24,0 24,5 25,0 25,5 26,0 26,5 27,0 27,5

Corriente elevador (A)

Alim

en

taci

n (t/h

)

Para una dosis de cscara, la relacin entre la produccin de clinker y la corriente del elevador de polvo crudo (I) es la siguiente:

Cscara Prod. I (A) 0 790 25,00

500 798 25,98

1500 808 26,11

2500 818 26,23

3500 858 26,85

Transicin de combustibles: Carbn a Gas Un cambio de combustible genera una serie de eventos en el horno que modifica las condiciones de clinkerizacin, en cuanto a carga trmica, emisividad de llama, volatilizacin de azufre, etc. Es preciso estar preparado para corregir situaciones pero para ello es necesario comprender lo que sucede en el horno. Para conocer qu sucede con los lcalis y el azufre cuando se sustituye carbn por gas natural, podemos analizar un reemplazo durante 8 horas: Atenuante: se produjo un corte simultneo de carbn y glicerol a las 10:00 hs. Corte de carbn: 10hs Inyeccin de carbn: 18hs

- 8 -

Hora Gas Carbn K2O Na2O SO3

10 607 1211 1,08 0,17 0,82

12 2006 0 1,05 0,21 0,69

15 2214 0 1,13 0,09 0,74

17 2218 0 0,98 0,09 0,65

Alcalis y azufre en clinker durante la transicin de Carbn a Gas

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

10 12 15 17Hora

SO3

y K2

O (%

)

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

Na2O

(%

)

K2OSO3Na2O

Como es lgico, el reemplazo de carbn por gas natural elimina el aporte de azufre con el combustible, por lo tanto los lcalis no salen del horno como Sulfatos. Seguramente los lcalis se quedan formando un ciclo (Ciclo de lcalis) dentro del sistema. En caso de no reemplazar el aporte de azufre del combustible con yeso, se formarn pegaduras en los ciclones, descargas de ductos, entrada horno, etc. Optimizacin de la combustin enfocada en los combustibles primarios carbn/gas Para lograr una buena llama y por ende una adecuada combustin es necesario configurar los diferentes canales del aire primario en funcin de la combinacin de los combustibles que se estn inyectando en ese momento, focalizando la atencin en el combustible primario, especialmente cuando se inyecta carbn. Los combustibles slidos como el carbn necesitan una predominancia del aire externo en primera instancia y de aire interno en segunda instancia, mientras que los combustibles gaseosos como el gas natural no demandan tanto aire externo ya que parte del mismo es aportado en la propia inyeccin, posibilitando de esta forma el ajuste de la llama con el incremento del aire tangencial. Este tema se aborda en el punto Quemador GRECO donde se realiza una mencin en relacin al: Ajuste de los canales del aire primario Ajuste de posicionamiento del quemador

- 9 -

Polvo crudo Planta San Luis cuenta con las siguientes materias primas:

Insumos CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 MgO Cl K2O Na2O PPC

Pila 44,74 11,81 2,16 1,24 0,11 2,19 0,014 0,51 0,12 37,6

Impuro 37,70 20,67 4,27 2,10 1,00 2,58 0,016 0,71 0,26 32,5

Arcilla 1,49 37,50 15,84 33,53 0 0 0 1,65 0 9,5

Laminillo 1,21 15,43 0 89,14 0,43 0,90 0 0 0 0

Yeso 35,82 2,78 0,11 0,12 40,47 0 0 0 0 20,7

Insumos KST MS MF GS

Pila 123 3,47 1,74 19

Impuro 59 3,24 2,03 106

De acuerdo a los grados de libertad del sistema los controles posibles son: 5 balanzas 4 Mdulos (KST, MS, MF y MSO3) 4 balanzas 3 Mdulos (KST, MS y MSO3) Con el objeto de disminuir las perturbaciones en el crudo, se define controlar el sistema con 4 balanzas, suprimiendo la Arcilla como material corrector de Fe2O3. Los mdulos a controlar son:

32322 65,018,18,2100

OFeOAlSiOCaO

KST++

=

32322

OFeOAlSiO

MS+

=

ONaOKSOGS

ONaOKSO

MSO22

3

22

3

658,04,77

658,0774,03

+

=

+

=

Consignacin del clinker Premisas: 1.- Alcanzar la mxima produccin del horno, pero con estabilidad de marcha. 2.- Mnima costra, pero estable en zona de sinterizacin. 3.- Maximizar la sulfatizacin del clinker sin perturbar la operacin del horno. Empricamente se fijan las siguientes consignas en el clinker:

Mdulo Objetivo

KST 93,5

MS 3,40

- 10 -

Consignacin del crudo Empricamente se establece una diferencia de 4,5 puntos entre el KST del clinker y el KST del crudo. El Balance de masa resulta en:

KST MS Pila Impuro Laminillo

98,0 3,28 73,99 25,86 0,15

Glicerol Carbn GS

0 % 100 % 45(1)

55 % 35 % 72(2)

(1) Nota: el GS en clinker resulta en el orden del 88%. (2) Nota: el GS en el clinker resulta en el orden del 74%. Es preciso agregar yeso a la mezcla cruda. En caso de corte de Glicerol y compensacin con Carbn el GS del clinker alcanza un valor medio de 120%. Composicin tpica del PEF:

CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 MgO Cl Mx. K2O Mx. Na2O PPC

43,41 9,54 3,57 2,41 0,31 2,25 0,31 1,72 0,05 36,60

El PEF aporta 1 punto en la diferencia del KST Crudo-Clinker. Productividades estimadas del horno

KST Prod.

93,5 790

92,5 828

Relacin crudo clinker Con motivo de minimizar las perturbaciones en el horno, se define extraer por el momento todo el PEF del sistema. Por consiguiente el valor de la relacin crudo clinker se modifica. Suponiendo una generacin de PEF del 7% en relacin a la alimentacin: Relacin Crudo Clinker estndar 1,56 Relacin Crudo Clinker sin PEF 1,67

Horno

To r r e Filtro

Enfriador

Filtro

Polvo EF

Crudo

Clinker

- 11 -

Reactividad del crudo segn FL Smidth

( ) ( )[ ] [ ]45125451400 39,01,083,03,274,293343,0 RCQMSKSTCaO C ++++= Donde: CaO 1400 C es la cal libre del material durante 30 minutos a 1400 C Q45 es el % de granos de cuarzo mayores a 45 m C125 es el % de granos de calcita mayores a 125 m R45 es el % de minerales insolubles en cido mayores a 45 m

CaO libre % Quemabilidad

0 2 Muy buena

2 4 Buena

4 6 Moderada

6 8 Pobre

8 10 Muy pobre

Reactividad del crudo segn Holcim

886,338046,0356,090166,0561,0 32 +++= MSKSTCQCaOtotal Donde: CaO total es la suma de la CaO libre debida a (calcita + cuarzo + qumica) Q32 es el % de granos de cuarzo mayores a 32 m C90 es el % de granos de calcita mayores a 90 m

32561,0 QCaOQ = Cal libre debida al cuarzo 90166,0 CCaOC = Cal libre debida a la calcita

886,338046,0356,0 += MSKSTCaOQui Cal libre debida a la qumica

Tipo I: tanto los granos de calcita como los de cuarzo contribuyen poco al contenido total de cal libre. La aptitud de coccin es buena y hasta muy buena. Tipo II: las porciones de cal debidas a los granos de cuarzo y de calcita son moderadas pero no desatendibles. La aptitud de coccin es buena. Tipo III: la cal libre es causada de un modo preponderante por el cuarzo grueso. La aptitud de coccin de tales mezclas es de media a mala. Tipo IV: la cal libre es causada preponderantemente por la calcita gruesa. La aptitud de coccin de la mezcla de crudo es de media a mala. Tipo V: tanto el cuarzo como la calcita de grano grueso son la causa del contenido alto de cal libre. La aptitud de coccin es de mala a muy mala.

- 12 -

Reactividad del polvo crudo durante la puesta en marcha

Parmetro 07/04 13/04 21/04 12/06 KST 97,2 96,8 96,8 97,3

MS 2,92 2,90 2,85 3,28

Q45 2,85 2,18 3,74 2,68

C125 8,3 7,6 3,9 8,6

R45 5,92 6,68 5,66 0,90

CaO 1400 8,64 8,12 8,51 7,60

Reactividad segn FLS

Muy pobre

Muy pobre

Muy pobre

Pobre

Tipo III III III ---

Causa Cuarzo grueso

Cuarzo grueso

Cuarzo grueso

---

Nota: el da 04/06/2011 se comenz a moler crudo sin arcilla. Tratamiento de la muestra segn ABCP. Conteo de cristales en el crudo en residuo R325

Cristales 07/4 13/4 21/4 09/5 13/5 16/5 12/6 18/6 20/6 25/6 30/6 Calcita 8,3 7,6 3,9 8,6 2,9 2,6 2,9 1,6 5,6 1,9 2,3

Cuarzo 11,9 10,2 18,2 12,2 11,2 10,6 10,2 11,2 7,9 12,6 5,3

Feldespato 8,6 3,0 11,6 6,9 7,3 4,6 5,6 3,9 2,3 6,9 4,6

Opacos 2,9 3,9 4,3 3,9 3,9 4,9 3,9 3,6 2,6 2,3 1,3

Micas 0,0 0,9 0,6 0,3 0,3 0,3 0,4 0,3 0,3 0,3 0,2

Carbonatos 68,1 74,4 61,1 68,1 74,4 77,0 77,0 79,4 81,3 76,0 86,3

Carbonatos y Calcitas

0,0

1,5

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0

10,5

12,0

13,5

15,0

28-3 7-4 17-4 27-4 7-5 17-5 27-5 6-6 16-6 26-6 6-7

Calc

ita (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Carb

on

ato

(%

)

calcitacarbonatos

- 13 -

Se aprecia una relacin entre el incremento de calcita y la disminucin de carbonatos. Seguramente este hecho est asociado a la eliminacin de la arcilla como componente corrector del crudo y la compensacin de los otros componentes. Acompaado al incremento de calcita hay adems una disminucin de los cristales de cuarzo, feldespatos, opacos, etc.

Cuarzo, feldespatos y opacos

0,0

1,5

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0

10,5

12,0

13,5

15,0

28-3 7-4 17-4 27-4 7-5 17-5 27-5 6-6 16-6 26-6 6-7

Cu

arz

o, fe

lde

spa

tos

y o

paco

s (%

)

cuarzo

feldespatosopacos

El hecho de eliminar la arcilla como componente corrector, afect positivamente la reactividad del polvo crudo como se puede apreciar en el valor de CaO a 1400 C. Mejoras realizadas en la operacin y control del polvo crudo 1) Se estableci una rutina de limpieza de la cinta del gamma para evitar mediciones errneas por ensuciamiento, de al menos 1 vez por turno. Adems, independientemente de la rutina de limpieza de la cinta se realiza una limpieza profunda luego de una parada de molino. 2) Se confeccion un manual de operacin estndar del gamma que incluye acciones de control del molino ante eventos. A continuacin se muestra el contenido del mismo:

REVISIN 0 - Julio 2011

ESTNDARES DE MANEJO OPERATIVO

MOLINO DE CRUDO-

GAMMA METRICS

- 14 -

- KST bajo control estadstico-

Una variable, en este caso el KST, se encuentra bajo control estadstico cuando:

* Todos los valores se encuentran dentro de los lmites de tolerancia

* No se presentan sesgos (ms de 3 valores consecutivos por encima o por debajo de la consigna)

* No se presentan tendencia a bajar o a subir en ms de 3 valores consecutivos

Ver MARCHA NORMAL DEL MOLINO: (Fig 1 FIX; Fig 2 Curvas Gamma)

KST Gamma

94,095,096,097,098,099,0

100,0101,0102,0103,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24KST GMM SP KST KST LS KST LI

KST Anillos

94,095,096,097,098,099,0

100,0101,0102,0103,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24KST A SP KST A KST LS KST LI

- 15 -

Observacin (Grficas de control)

Causa asignable Accin

1) Irregularidad en la alimentacin del Molino 1(Fig 3 FIX; Fig 4 Curvas Gamma)

2) Cambios en la recirculacin del Molino 1(Fig 5 FIX)

3) Molino atorado: Tiro detrs del Molino SUBE y Corriente elevador recirculacin BAJA(Fig 6: FIX)

1

Nota: Arranque del Molino N 1; esperar el primer valor antes de hacer las correcciones

- KST -

Comunicarse con el Tablerista/Jefe de Turno.

NO cambiar las consignas del Gamma

Los anlisis del Gamma y de los anillos no siguen la misma tendencia.

KST Gamma

94,0

95,0

96,0

97,0

98,0

99,0

100,0

101,0

102,0


KST Anillos

94,095,096,097,098,099,0

100,0101,0102,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

KST A SP KST A KST LS KST LI

- 16 -



1-A) Falta de disponibilidad de los materiales para corregir: atascamientos en las balanzas o falta de material en las tolvas Impuro/Arcilla/Laminilla (Fig 7 FIX)1-B) Seal de peso elevada en las balanzas de Impuro o PreHomo (Peso falso)(Fig 8 FIX)

1-A) Chequear la disponibilidad de los materiales correctores: verificar los caudales de las cintas1-B) Chequear que la seal de peso de las balanzas DE IMPURO y PREHOMO est por debajo de 75%Si se observan irregularidades comunicarse con TPM de Molino/Tablerista/Jefe de Turno

2) El material corrector que efectivamente est en la tolva no se corresponde con los anlisis cargados en el Gamma

2) Muestrear las cintas de Impuro (tomar partes iguales de cada cinta, homogeneizar y realizar un solo anillo). Cargar en el Gamma el anlisis de la muestra

3) La demanda de Corrector Impuro se mantiene o alcanza repetidas veces el lmite superior impuesto y no es suficiente para corregir los valores de la PreHomo.(Fig 9 Curvas Gamma)

3) Subir el lmite superior de Impuro entre 2 y 5%. Seguir la evolucin durante la siguiente hora.

MXIMO ADMISIBLE DE IMPURO 35%

- KST -

El Gamma cierra en valores que superan la consigna de KST en 2 horas consecutivas o un valor por arriba de los lmites de aceptacin, y en los anillos se observa el mismo comportamiento, KST por encima de la consigna o con tendencia a subir

2

Nota: Ante cambios de Pila estar ms atentos a los cambios en los lmites de las balanzas y retardar cambios de consignas durante el primer turno despus del cambio

KST Gamma

94,095,096,097,098,099,0

100,0101,0102,0


KST Anillos

94,095,096,097,098,099,0

100,0101,0102,0


- 17 -



1) Falta de disponibilidad de los materiales de PreHomo: atascamientos en las balanzas o falta de material en las tolvas (Fig 11 FIX)

1) Chequear la disponibilidad de PreHomo: verificar los caudales de las cintas; si se observan irregularidades comunicarse con TPM de Molino/Tablerista/Jefe de Turno

2) El material corrector que efectivamente est en la tolva no se corresponde con los anlisis cargados en el Gamma

2) Muestrear las cintas de Impuro (tomar partes iguales de cada cinta, homogeneizar y realizar un solo anillo). Cargar en el Gamma el anlisis de la muestra

3) KST de PreHomo bajo. Esto puede pasar, en especial, en inicios y finales de pila o Pila cerro en consigna, pero es baja.

3) Limitar el Ingreso de Impuro. Bajar en 2 y 5% el mximo. Seguir la evolucin durante la siguiente hora.

4) La demanda de Impuro alcanza repetidas veces el valor mnimo o se mantiene en valores muy bajos (entre 0 y 5%) en un lapso de 1 o ms horas (Fig 10 Curvas Gamma)

4) Cambiar la realcin de % entre las balanzas 4021 y 4022; aumentando el % de la 4021 y fijar el lmite superior de Impuro en 6%

3

- KST -

El Gamma no alcanza la consigna de KST en 2 horas consecutivas, y en los anillos se observa el mismo comportamiento, KST por debajo de la consigna o con tendencia a bajar


KST Gamma

94,0

95,0

96,0

97,0

98,0

99,0

100,0

101,0

102,0


- 18 -



4

El Gamma no alcanza la consigna de KST, sin embargo en los anillos se observan 3 valores consecutivos que alcanzan o estn por arriba de la consigna.

Deriva en el GammaBajar la consigna del Gamma

5

En el Gamma se alcanza o supera la consigna de KST, sin embargo en los anillos se observan 3 valores consecutivos por debajo de la consigna.

Deriva en el GammaSubir la consigna del Gamma


- KST -

KST Gamma

94,0

95,0

96,0

97,0

98,0

99,0

100,0

101,0

102,0


KST Anillos

94,095,096,097,098,099,0

100,0

101,0102,0


- 19 -

- MS bajo control estadstico-

Una variable, en este caso el MS, se encuentra bajo control estadstico cuando:

* Todos los valores se encuentran dentro de los lmites de tolerancia.

* No se presentan sesgos (ms de 3 valores consecutivos por encima o por debajo de la consigna)

* No se presentan tendencia a bajar o a subir en ms de 3 valores consecutivos

Ver MARCHA NORMAL DEL MOLINO: (Fig 1 FIX; Fig 2 Curvas Gamma)

MS Gamma

3,00

3,10

3,20

3,30

3,403,50

3,60

3,70

3,80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24MS SP MS MS LS MS LI

MS Anillos

3,00

3,10

3,203,30

3,40

3,50

3,60

3,70

3,80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24MS MSspA MS LS MS LI

- 20 -



1) Irregularidad en la alimentacin del Molino 1(Fig 3 FIX; Fig 4 Curvas Gamma)

1) Comunicarse con el Tablerista/Jefe de Turno.

NO cambiar las consignas del Gamma

2) Suciedad en la cuna del Gamma

2) Limpiar el tunel del Gamma por sopleteo

1

- MS -Nota: Ante cambios de Pila estar ms atentos a los cambios en los lmites de las balanzas y retardar cambios de consignas durante el primer turno despus del cambio

Los anlisis del Gamma y de los anillos no siguen la misma tendencia.

MS Gamma

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60

3,70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24MS SP MS MS LS MS LI

MS Anillos

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60

3,70


- 21 -



1-A)Falta de disponibilidad de los materiales para corregir (Arcilla o Laminilla): atascamientos en las balanzas o falta de material en las tolvas.(Fig 7 FIX)1-B) Seal de peso elevada en las balanzas de Arcilla o Laminilla(Fig 8 FIX)

1-A) Chequear la disponibilidad de los materiales correctores: verificar los caudales de las cintas1-B) Chequear que la seal de peso de las balanzas est por debajo de 65%Si se observan irregularidades comunicarse con TPM de Molino/Tablerista/Jefe de Turno

2) Arcilla/Laminilla en la tolva contaminada.

2) Realizar una inspeccin visual del material en las cintas. De haber sospechas de contaminacin realizar un anlisis del material.

3) La demanda de Corrector (Arcilla o Laminilla) se mantiene o alcanza repetidas veces el lmite superior impuesto y no es suficiente para corregir los valores de la PreHomo.(Fig 12 Curvas Gamma)

3) Subir el lmite superior de Arcilla o Laminilla en 0,1%. Seguir la evolucin durante la siguiente hora.

MXIMO ADMISIBLE DE LAMINILLA (SIN ARCILLA) 1,5%

El Gamma cierra en valores que superan la consigna de MS en 2 horas consecutivas o un valor por arriba de los lmites de aceptacin, y en los anillos se observa el mismo comportamiento, MS por encima de la consigna o con tendencia a subir

2


MS Gamma

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60

3,70

3,80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24MS SP MS MS LS MS LI

MS Anillos

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60


- 22 -



1) Irregularidad en las balanzas de Arcilla y/o Laminilla(Fig 8 FIX)

1) Chequear la celda de carga de la balanza en el campo. Verificar al seal de peso en las curvas de FIX.

2-A) Bajar el limite superior de Arcilla en 0,2%. Seguir la evolucin durante la siguiente hora.

MINIMO ADMISIBLE DE ARCILLA 0,5% - LUEGO CORTAR EL INGRESO DE ARCILLA

2-B) Bajar el limite superior de Laminilla en 0,2%. Seguir la evolucin durante la siguiente hora.

3

- MS -

2) MS de PreHomo bajo y/o MS de Corrector Impuro bajo.

El Gamma no alcanza la consigna de MS en 2 horas

consecutivas, y en los anillos se observa el mismo

comportamiento, MS por debajo de la consigna o con

tendencia a bajar


MS Gamma

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60

3,70

3,80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24MS SP MS MS LS MS LI

MS Anillos

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60


- 23 -



4

El Gamma no alcanza la consigna de MS, sin embargo en los anillos se observan 3 valores consecutivos que alcanzan o estn por arriba de la consigna.

Deriva en el Gamma

Bajar la consigna del Gamma

NOTA: NO cambiar las consignas sin antes haber hecho las limpieza del tunel del Gamma.

5

En el Gamma se alcanza o supera la consigna de MS, sin embargo en los anillos se observan 3 valores consecutivos por debajo de la consigna.

Deriva en el Gamma

Subir la consigna del Gamma

NOTA: NO cambiar las consignas sin antes haber hecho las limpieza del tunel del Gamma.


MS Gamma

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60

3,70

3,80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24MS SP MS MS LS MS LI

MS Anillos

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60

3,70

3,80


- 24 -

FIGURA 1:MOLINO EN MARCHA NORMAL(FIX: Molino 1 - Molino 1 2hs)

FIGURA 2:MOLINO EN MARCHA NORMAL(Curvas Gamma)

Alimentacin Molino 1 (TN/H)Velocidad cinta GMM (Kg/m)Impuro cinta 4011 (TN/H)Impuro cinta 4012 (TN/H)Laminilla (TN/H)

- 25 -

FIGURA 3:IRREGULARIDAD DE MARCHA MOLINO 1 (FIX: Molino 1 - Molino 1 2hs)

FIGURA 4:IRREGULARIDAD DE MARCHA MOLINO 1 (Curvas Gamma)

- 26 -

FIGURA 6:ATORAMIENTO MOLINO 1(FIX: Molino 1 - Molino 1 30min)

FIGURA 5:CAMBIOS EN LA RECRCULACIN DEL MOLINO(FIX: Molino 1 - Molino 1 2hs)

SUBE LA CORRIENTE ELEVADOR DE RECIRCULACIN

SUBE EL TIRO DETRS DEL MOLINO

CAE LA CORRIENTE ELEVADOR DE RECIRCULACIN Y AL MISMO TIEMPOSUBE EL TIRO DETRS DEL MOLINO

- 27 -

FIGURA 7:FALTA DE MATERIAL EN LAS TOLVAS (EJEMPLO: IMPURO)(FIX: Molino 1 - BALANZA CALIZA BAJA)

FIGURA 8:PESO ELEVADO EN LAS BALANZAS (EJEMPLO: 4011 IMPURO)(FIX: Molino 1 - BALANZA CALIZA BAJA)

SE CORRIGE BAJANDO LA SEAL DE PESO DE LA BALANZA POR ESTAR ELEVADA

LA SEAL DE CAUDAL SE "SEPARA" DE LA SEAL DE CONSIGNA.

AUMENTA LA DEMANDA EN LA OTRA CINTA PARA COMPENSAR

CORRECTO:BALANZAS DE IMPURO: Seal de peso < 75%BALANZAS DE ARCILLA O LAMINILLA: Seal de peso

- 28 -

FIGURA 9:IMPURO INSUFICIENTE PARA LOGRAR LA CORRECCIN NECESARIA(Curvas Gamma)

FIGURA 10:FALTA DE CORRECCION POR DEMANDA MINIMA DE IMPURO(Curvas Gamma)

LA DEMANDA DE IMPURO SE MANTIENE FIJA EN EL MXIMO PERMITIDO

SITUACIN NORMAL:LA DEMANDA DE IMPURO VARA DENTRO DE UN RANGO ESTABLE

LA DEMANDA DE IMPURO ES NULA (CERO) EN REITERADAS OPORTUNIDADES, POR LO TANTO LA CORRECCIN DE LA PREHOMO ES DEFICIENTE

- 29 -

FIGURA 12:CORRECCN INSUFICIENTE POR ARCILLA O LAMINILLA(Curvas Gamma)

LA DEMANDA DE ARCILLA O LAMINILLA SE MANTIENEN EN EL MXIMO PERMITIDO Y EL MS EST POR ENCIMA DE LA CONSIGNA: ESTO SIGNIFICA QUE NO ES SUFICIENTE PARA LOGRAR LA CORRECCIN NECESARIA

- 30 -

Encostramiento del horno y formacin de pegaduras Tanto la calidad como la cantidad de costra en el horno son fundamentales para el cuidado del refractario, en particular aquel que est prximo a la llama, es decir en la zona de clinkerizacin. Los parmetros que regulan la calidad y cantidad de fase lquida son el MF (mdulo de fundente) y el MS (mdulo de slice). Cantidad relativa de fase lquida (FL)

31,61338%38,1 SONKMFCFLMF ++++=> 322,52,81338%38,1 SONKMFACFLMF ++++=<

325,20,31450%64,0 SONKMFACFLMF +++++=> FL usual entre 23 a 28%

Fase lquida relativa en la zona de sinterizacin (%)

20,0

21,0

22,0

23,0

24,0

25,0

26,0

27,0

28,0

29,0

30,0

28-j

un

30-j

un

02-j

ul

04-j

ul

06-j

ul

08-j

ul

10-j

ul

12-j

ul

14-j

ul

16-j

ul

18-j

ul

20-j

ul

22-j

ul

24-j

ul

26-j

ul

28-j

ul

30-j

ul

FL s

inte

riza

cin

(%

)

Fuentes portantes de la fase lquida Principales Fe2O3: Oxido de hierro Al2O3: Calizas margas y color Secundarios MgO, K2O y Na2O: Calizas margas y color SO3: Carbn y yeso ndice de costra (AW)

FSCAFCACAWMF +++=> 22,04364,0 AW < 20 poca costra AW > 35 exceso de costra, inestabilidad

- 31 -

Indice de costra en la zona de sinterizacin (AW)

18,0

20,0

22,0

24,0

26,0

28,0

30,0

32,0

34,0

36,0

38,0

28-j

un

30-j

un

02-j

ul

04-j

ul

06-j

ul

08-j

ul

10-j

ul

12-j

ul

14-j

ul

16-j

ul

18-j

ul

20-j

ul

22-j

ul

24-j

ul

26-j

ul

28-j

ul

30-j

ul

Indic

e de

cost

ra (

AW

)

Relacin entre el MS y el contenido de azufre Empricamente se observ que es preciso establecer una relacin entre el ingreso de azufre (S) total, sea en el crudo o con los combustibles y el mdulo de slice (MS), de manera tal de evitar la formacin de muecos, ya que el azufre en combinacin con otros compuestos aporta a la fase lquida y esta es la causa principal de la aparicin de este tipo de eventos. Ciclos de lcalis en la torre Los lcalis son compuestos minoritarios que ingresan al horno con el polvo crudo y algunos combustibles como por ejemplo: glicerol. Los lcalis mayoritarios son K2O, Na2O y MgO los cuales reaccionan con otros compuestos dentro de la torre y el horno para dar las siguientes sales: KCl, NaCl, K2SO4, Na2SO4. Las sales formadas se funden a la siguiente temperatura:

Sal Punto de fusin

NaCl 800

KCl 770

Na2SO4 884

K2SO4 1076

Por lo que forman parte de la fase lquida y por consiguiente de la fase intersticial del Clinker, en particular el K2SO4. Los cloruros adems son catalizadores de la formacin de la espurrita, compuesto conocido constituyente de las pegaduras en la zona de ingreso al horno. La espurrita se forma a partir de la combinacin del silicato biclcico (belita) y el CO2 proveniente de los gases, cuando la presin parcial de este componente es lo suficientemente

- 32 -

alta como para revertir la reaccin de calcinacin. A menudo el CO2 es sustituido por el SO2. Cuando el crudo es lo suficientemente duro de quemar es posible que la CaO libre no tenga el tiempo suficiente para combinarse con la slice, incrementando la probabilidad de generar depsitos de espurrita. CaO + SO2 + 2CaO.SiO2 C2S.CaSO4 espurrita CaO + CO2 + 2CaO.SiO2 C2S.CaCO3 espurrita Los lcalis se vaporizan y condensan cclicamente: Por encima de los 850 C los lcalis tienden a vaporizarse. Los cloruros promueven esta vaporizacin. El rango de temperaturas de la condensacin es amplio y depende de la mezcla y proporcin de las sales, pero oscila entre 700 y 1000 C. Por esta razn se produce una evaporacin y una condensacin de estas sales dentro de la torre, lugar donde se alcanzan estas temperaturas, ocasionando lo que se denomina ciclo de lcalis. Para disminuir la volatilidad de las sales, es preciso que estn en la forma de sulfatos, ya que de esta manera pueden salir con el clinker. La estequiometra que regula la combinacin entre los lcalis y el azufre se logra mediante el control del mdulo de azufre MSO3 o grado de sulfatizacin GS:

3100658,0774,03

658,04,77

223

223 MSOGSdonde

ONaOKSOMSO

ONaOKSOGS =

+

=

+

=

En caso de haber un exceso de azufre (S) el SO3 se combinar con el CaO libre: 2SO3 + Na2O + K2O Na2SO4 + K2SO4 azufre estequiomtrico SO3 + CaO CaSO4 azufre en exceso El carbn aporta azufre (S), mientras que el glicerol aporta sodio (Na), por lo tanto en funcin del proceso:

+ carbn + GS

+ glicerol - GS

Cabe aclarar que estos combustibles no son reguladores de los lcalis aunque intervienen y afectan el proceso de clinkerizacin. El yeso en cambio es un regulador de la concentracin de lcalis y se adiciona en el crudo en caso de ser necesario. Para controlar el mdulo de azufre es preciso realizar un balance entre todas las corrientes que intervienen en el proceso: crudo y combustibles. Por lo general con 100% carbn no hay adicin de yeso en el crudo y el GS puede alcanzar 120%, dependiendo del contenido de azufre (S) del combustible. Por lo general se busca el valor mnimo de GS en el clinker es del orden de 60% con el fin de alcanzar una reologa satisfactoria de la pasta de cemento. Si el mismo es ms elevado, mejor an, pero tiene un lmite operativo mximo permitido para que la torre opere sin problemas de atoramiento o bloqueos.

- 33 -

Ciclos de azufre en la torre y horno 1) Exceso de azufre en el sistema: empricamente se ha demostrado que no es lo mismo agregar azufre (S) al sistema con el combustible que con el polvo crudo, ya que en cada caso hay distintas reacciones qumicas involucradas en el proceso. Es por ello que para hablar de exceso de azufre es necesario conocer por un lado los combustibles utilizados y por el otro conocer el nivel de GS mximo que el sistema permite con 100% de gas natural y con 100% de carbn. Valores de referencia a tener en cuenta:

Combustible GS mx.

100% Carbn 120

100% Gas natural 80

El valor ptimo de GS en clinker para evitar ciclos de lcalis y ciclos de azufre depender entonces de: - Diseo y capacidad del horno y torre. - Tipo y proporcin de combustible. - Concentracin de (S) en el combustible. Cuando el azufre estequimtrico se combina con los lcalis formando Sulfatos alcalinos, el exceso se combina con el CaO libre del crudo formando Sulfatos de Calcio, es por ello que si no se compensa el CaO libre del crudo se formar menos C3S en el clinker, con la siguiente estructura CaO-C2S-CaSO4. 2SO3 + Na2O + K2O Na2SO4 + K2SO4 azufre estequiomtrico O2 + SO2 + CaO CaSO4 azufre en exceso Para que la reaccin anterior se de en el sentido descrito, es necesario tener una atmsfera oxidante. Por otro lado una atmsfera local reductora, con formacin de CO, propiciar la descomposicin del CaSO4 y generacin de CaO libre: CO + CaSO4 SO2 + CO2 + CaO atmsfera local reductora 2) Elevada carga trmica en el horno: los sulfatos sin bien tienen una baja volatilizacin respecto de los xidos alcalinos, volatilizan de todas formas cuando se alcanza cierta temperatura. En la zona de llama, es posible volatilizar y disociar los sulfatos, en general los Sulfatos de calcio CaSO4, con lo cul el SO2 pasa a la fase gaseosa y se transporta a la zona de la artesa del horno donde condensa y se combina nuevamente con el CaO libre del crudo y es arrastrado nuevamente hacia la zona de clinkerizacin. Otras veces pasan a formar parte de pegaduras, generalmente inestables, ocasionando problemas operativos. Estos ciclos solo se pueden minimizar controlando la temperatura en la zona de clinkerizacin. Cuando hay costras con alta concentracin de CaSO4, si la carga trmica es elevada el clinker saldr del horno con alta Cal Libre: CaSO4 + O2 + CaO + SO2 La manera de disminuir la carga trmica del horno se logra actuando sobre dureza del crudo, bsicamente en el KST y en segundo trmino en el MS. 3) Control de la reaccin qumica: con el objeto de evitar la combinacin del SO2 con el CaO libre del crudo con la consecuente disminucin de C3S en el clinker, es necesario controlar el Mdulo de Slice generando CaO libre en el clinker para que el (S) del combustible se

- 34 -

combine en la punta de la llama y salga inmediatamente del horno. Empricamente se encontr que a mayor MS mayor es la Cal Libre generada en el clinker. La relacin grfica extrada del Manual del Ingeniero del Cemento es la siguiente:

y = -1,44x + 102,24

y = -1,33x + 100,63

93,0

94,0

95,0

96,0

97,0

98,0

99,0

100,0

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0MS

CaO

c

ombin

ada

(%)

1350 C1400 C

Si bien esta relacin fue determinada en Laboratorio sirve como parmetro. Se recuerda que valores de lcalis por encima de 0,5% inhiben la reaccin y valores por debajo de 2,0% de MgO y 1,0% de S promueven la reaccin de combinacin de la Cal (CaO). Para temperatura de combinacin de 1400 C:

2,80

2,90

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Azufre carbn equivalente (S) %

MS

crudo

Cuando se tiene ms de un combustible, es necesario ponderar el aporte de Slice (SiO2) bsicamente ya que puede incrementar el MS sensiblemente. Azufre equivalente se refiere al (S) incorporado con el yeso y recalculado en base 100 % combustible en el horno. Por ejemplo, para un agregado de 0,052% de yeso y tomando de base un RT de 950 kcal/kg con una produccin diaria de clinker de 840 tpd, tenemos que el (S) equivalente en combustible es 1,76%. Si el azufre del carbn es 1,75%, el azufre carbn equivalente ser: = 1,76 + 1,75 = 3,51% La teora dice entonces que el MS en el crudo debera ser alrededor de 3,10 puntos como mnimo para generar la CaO libre suficiente.

- 35 -

El cloro Merece un prrafo especial debido al impacto negativo que tiene en el proceso de clinkerizacin y en particular en la formacin de ciclos de lcalis, formacin de pegaduras, corrosin de estructuras como techo de ciclones, etc. El cloro generalmente ingresa con la materia prima en pequeas cantidades, pero lo puede hacer de manera importante con los combustibles. Es por ello que es preciso conocer la composicin qumica de los combustibles antes de ingresarlos al horno para poder evaluar la viabilidad. Hay que tener en cuenta que el cloro prcticamente no sale del sistema. Segn datos tericos se puede establecer que todo horno admite un mximo de 0,014% de cloruros referidos al polvo crudo. En Planta San Luis los portantes de cloro al sistema son: Caliza pila 0,014% Caliza impuro 0,016% Glicerol 2,035% Las salidas de cloro del sistema son: Polvo de electrofiltro o PEF Segn balance Clinker Segn balance Gases chimenea Segn balance El PEF juega un rol importante a la hora de purgar el cloro del sistema. Es por ello que cuando se inyecta glicerol es conveniente no ingresar el PEF al sistema. Balance de cloro en base clinker

Glicerol (kg/h)

ENTRADA: Cloruros kg/h SALIDA: Cloruros kg/h

Combustible Crudo Clinker PEF

0 0 9,35 0 9,26

1500 1,28 5,85 3,50 5,66

2000 1,70 9,35 1,23 4,21

2500 2,13 7,60 1,65 7,96

3500 2,98 9,35 3,12 13,77

Horno

To r r e Filtro

Enfriador

Filtro

Polvo EF 59 tpd

Crudo 1403 tpd

Clinker 840 tpd

- 36 -

Cerca del 82% del cloro que ingresa al sistema con las materias primas y con el combustible se elimina con el PEF.

Balance de Cloro en el horno

4

6

8

10

12

14

16

0 1500 2000 2500 3500

Inyeccin de Glicerol (kg/h)

Clo

ro (kg

/h)

Cloro total ingresado kg/h

Cloro eliminado con el PEF kg/h

- 37 -

Quemador GRECO Descripcin general de diseo Fabricante Greco Enfil Modelo segn Plano 5802-GRE-M1-001 Combustibles principales Fuel Oil * + Carbn + Gas natural Combustibles alternativos Cscara + Glicerol + CLA Aires Interno, Externo y Tangencial * Es posible utilizar en caso de necesidad fuel oil y aceites residuales en forma simultnea, dado que el sistema de inyeccin prev 4 lanzas las cuales pueden seleccionarse de manera individual. El caudal mximo de cada lanza es de 700 kg/h, por lo que el caudal mximo simultneo inyectado entre fuel oil y aceites es de 2800 kg/h. Parmetros de diseo Carga trmica 30,1 MW Aire esteq. Quemador 35518 kg/h Aire primario Quemador 15 % nominal Aire primario Quemador 5328 kg/h nominal Aire primario Quemador 8,8 % de ajuste Aire primario Quemador 3126 kg/h de ajuste Aire Transp. Carbn 3,1 % Aire Transp. Carbn 1100 kg/h Aire Transp. Cscara 3,1 % Aire Transp. Cscara 1100 kg/h Aire para atomizacin lquido 10 a 15 % Aire para atomizacin lquido 420 kg/h mximo Presin entrada para lquido 12 bar Presin aire comp. Atomizacin 6 bar Recomendaciones de diseo Dimetro partcula mximo en lquidos 2 mm

- 38 -

Temp. Inyeccin lquidos T flash point 10 C Presin entrada para lquidos 12 bar (Fuel y aceites) Poder calorfico inferior de la cscara > 2500 kcal/kg a- Dimetro partcula mximo cscara < 40 mm a- Dimetro partcula medio cscara < 20 mm b- Dimetro partcula mximo cscara < 20 mm b- Dimetro partcula medio cscara < 10 mm c- Dimetro partcula mximo cscara < 10 mm c- Dimetro partcula medio cscara < 10 mm Dimetro tubera de cscara 4 pulg Aire de ajuste Soplador tipo rotativo de lbulos Roots Caudal de succin 3212 m3/h Presin diferencial mxima 400 mbar g Potencia mxima consumida 46 kW 62 HP Aire interno: pasa externamente al tubo de cscara y es inyectado por la cabeza a travs de agujeros circulares. Aire externo: es inyectado a travs de la seccin anular ms perifrica de la cabeza de quema, la cual es proveda de canales de pasaje, que pueden ser tapados para un eventual ajuste del rea libre. Aire tangencial: se inyecta a travs de la seccin anular ubicada entre las secciones de inyeccin de gas natural y de carbn con el aire de transporte. La componente tangencial de velocidad del flujo de aire tangencial es la responsable por imprimir rotacin en la llama y se obtiene a travs de aletas deflectoras dispuestas de forma inclinada con relacin al eje del quemador. A travs del ajuste de la proporcin entre los flujos de aire externo, aire tangencial y aire interno es posible controlar el ndice tangencial de la llama, obtenindose llamas estrechas y largas o cortas y anchas, conforme sean las exigencias del proceso. El ndice tangencial es una relacin entre el flujo de momento angular tangencial y el flujo de cantidad de movimiento axial de todos los flujos, referido a una longitud caracterstica (que por convencin, es el radio primitivo de la seccin transversal interna libre del horno). El ndice de turbulencia es la relacin de la suma de las energas cinticas de los flujos de aire primario y combustibles (externo, tangencial, transporte, gas, fuel oil y interno) y la potencia trmica del quemador. Durante el ajuste del quemador ser conveniente determinar los valores ideales del ndice tangencial y del ndice de turbulencia, observando que valores de ndice tangencial ms elevados corresponden a llamas ms anchas, siendo que los valores ms bajos corresponden a llamas ms angostas o estrechas y valores de ndice de turbulencia ms elevados corresponden a llamas ms cortas, siendo que los valores ms bajos corresponden a llamas ms largas. Regulacin del aire de ajuste Aire externo:

- 39 -

Eleva el nivel global de turbulencia de la llama. Acorta la llama en condiciones de alta turbulencia y de alta temperatura del aire secundario, porque en esta situacin acelera la combustin; puede alargar la llama en condiciones de bajo nivel de turbulencia y de baja temperatura del aire secundario. El aire externo promueve un aumento de las recirculaciones externas y, por tanto, es importante para la mezcla de los flujos de aire primario y combustible con el aire secundario. Por estar en la posicin ms perifrica, el aumento en el flujo de aire externo promueve tambin una mayor estabilidad a la llama. Aire Tangencial: Aumenta la participacin de las componentes tangenciales (rotacionales) en la llama, acelerando la mezcla del combustible con el aire primario a travs de recirculaciones internas. Cuando se incrementa el flujo de aire tangencial, se nota un aumento de la temperatura de la lmina del horno en esta regin. As, el aire tangencial es utilizado para anchar y acortar la llama, debiendo ser utilizado con mucha atencin en funcin de que este puede provocar temperaturas extremamente altas en la zona de quema. Aire Interno: Promueve una oxigenacin en la raz de la llama y aumenta los niveles de turbulencia interna. De este modo, acerca al quemador el primer pico de temperatura de la llama. El flujo de aire interno, en general, es lo mas bajo de los aires de ajuste, aun siendo bajo es importante en el ajuste del perfil de temperaturas en el horno. Aire Complementario: Solo es utilizado para enfriamiento de los canales de coque y de residuos slidos del quemador, cuando se va a operar el horno con 100% de petrleo. Casos Particulares de Ajuste de Llama: La lectura de los medidores de flujo (tipo Annubar) y de los manmetros instalados en los circuitos de aire externo, tangencial e interno permite un procedimiento ms fcil y organizado durante el ajuste del quemador. Las indicaciones abajo son solamente cualitativas. A) Configuracin de llama corta y ancha

Es la configuracin ms adecuada para gas natural. El flujo de aire tangencial deber ser elevado y los flujos de aire externo y de aire interno debern ser moderados, de manera a no permitir que la llama quede demasiadamente ancha.

- 40 -

En particular, este procedimiento es utilizado en el caso que el horno este fro. Esta regulacin dificulta la bajada del material no preparado en la zona de sinterizacin, siendo empleada cuando no es conveniente un alto flujo de aire externo debido a la infiltracin del aire secundario fro en la llama. Esta regulacin permite una recuperacin ms rpida de la condicin normal del horno y tambin puede ser utilizada cuando hay una formacin excesiva de costra entre los metros 5 y 25. Esta llama tiene un potencial muy grande con relacin al ataque a los ladrillos, o sea, debe slo ser utilizada por personales experimentados y por cortos periodos de tiempo. En el caso de no alcanzarse los objetivos, se debe retornar a la regulacin original. B-1.0) Configuracin de llama corta y estrecha

Los flujos de aire tangencial y de aire interno debern ser moderados para garantizar los niveles mnimos requeridos de recirculacin interna (para mantener la llama cerca de la puntera del quemador) y el flujo de aire externo deber ser muy elevado para garantizar una altsima turbulencia y alta recirculacin externa para mezclar el combustible con el aire secundario.

Puede se decir que esta es la regulacin ideal y para ser utilizada durante la operacin normal, pues esta maximiza la incorporacin del azufre en el clinker y, por tanto, minimizar los problemas con pegaduras excesivas en el horno o en la torre.

- 41 -

Para obtener este tipo de llama, la zona de quema deber estar caliente y la descarga de clinker deber estar normal, o sea, el aire secundario deber estar muy caliente. Del contrario, la llama podr quedar larga e inestable. Desplazar el perfil de temperaturas para atrs

Una reduccin sensible del flujo total de aire primario (bajando la rotacin del soplador), manteniendo la proporcin entre los componentes, podr hacer este efecto a travs de la reduccin del nivel global de turbulencia y del aumento del tiempo medio de combustin.

Este procedimiento es sugerido cuando hay la formacin de anillos de sulfatos entre los metros 30 y 60. As, se aumentan las temperaturas adelante y permite la sublimacin del azufre. B-1.1) Configuracin de llama corta y estrecha con desplazamiento del perfil de temperaturas para adelante

Es la configuracin ms adecuada para carbn dado que se logra una mxima recirculacin o factor de mezcla para combustibles slidos. Un aumento del caudal de aire interno, manteniendo todos los otros caudales de aire primario, sera el modo ms sencillo para se hacer este desplazamiento. La aceleracin de la combustin en la raz de la llama disminuir el tiempo medio de combustin acortando la llama.

- 42 -

Este procedimiento es sugerido cuando se desea eliminar eventual anillo de combustin situado entre los metros 12 y 25. B-1.2) Configuracin de llama larga y estrecha con desplazamiento del perfil de temperaturas para atrs

Los flujos de aire tangencial y de aire interno debern estar bajos y el flujo del aire externo deber estar suficientemente elevado.

Este ayuste puede ser adoptado cuando el horno presenta puntos calientes entre los metros 5 y 20. Regulacin lograda de los aires para distintos cabezales

Parmetro Unidad Cabezal

Original 2 prueba Actual

Aire externo m3/h 2652 3069 2380

Aire tangencial m3/h 1606 1900 320

Aire interno m3/h 888 888 380

Aire carbn m3/h 1000 1100 1100

Angulo tangencial Grado 45 35 5

- 43 -

Coeficiente de ajuste de los aires interno, externo y tangencial A partir de los valores de los flujos de aire informados por los medidores tipo Annubar y las presiones estticas en las entradas del quemador, es posible calcular coeficientes de proporcionalidad que relacionan el flujo con las presiones estticas para cada uno de los aires. Los coeficientes son obtenidos con la siguiente ecuacin:

Pmk.

=

Donde:

.

m es el flujo de masa de aire, en kg/h

P es la presin esttica, en mbar (para nosotros la presin manomtrica) k es el coeficiente de flujo, en kg/[h.mbar]

Dato Unidad Aire

Interno Aire

Externo Aire

tangencial

Caudal volumtrico m3/h 380 2380 320

Densidad a 62 C kg/m3 1,46 1,46 1,46

Caudal msico kg/h 556 3480 468

Presin esttica mbar 200 340 40

Coeficiente k kg/[h.mbar1/2] 39 189 74

El valor de los coeficientes debe ser prcticamente constante para cada canal, independientemente del flujo de aire. Pequeas variaciones son aceptables, debido a factores de induccin de un flujo por otro y a diferentes dilataciones entre os diversos canales. Pero, grandes variaciones deben ser investigadas, porque pueden ser la indicacin de alguno problema con el quemador. El constante acompaamiento de los coeficientes es importante para prever alguno problema que el quemador venga a presentar. Caso los coeficientes sufran grandes variaciones, las mismas pueden ser probablemente debido a las siguientes causas:

Aumento de k Bajada de k

Puntera daada con aumento de las reas de pasajes del aire

Puntera deformada o con material aglomerado, de forma que las reas de pasajes del aire han disminuido

Algn escape de aire para los otros canales de aire del quemador con presin ms baja

Alguna entrada de aire proveniente de otro canal de presin ms alta para este canal (entre el medidor y la puntera)

Algn escape de aire entre el medidor y el quemador

- 44 -

Coeficiente de ajuste del aire primario total o soplante El aire primario total es la suma del aire interno, aire tangencial o rotacional y aire externo o axial. Tambin es posible calcular un coeficiente k de control:

Dato Unidad Aire Soplante

Caudal volumtrico m3/h 3080

Densidad a 62 C kg/m3 1,46

Caudal msico kg/h 4504

Presin esttica mbar 381

Coeficiente k kg/[h.mbar1/2] 231

Nota: datos de Julio de 2011 El anlisis del aire primario en relacin al coeficiente k es el mismo que para el resto de los aires. (Ver tabla anterior) Distribucin de aires durante la puesta en marcha del quemador La distribucin de aires es fundamental a la hora de darle forma a la llama. A continuacin se muestra la distribucin de aires en el quemador GRECO entre Mayo y Julio de 2011: Datos de caudal FIX en m3/h Aire externo o axial: VTRHOR.F510FIX.F_CV Aire tangencial o radial: VTRHOR.F511FIX.F_CV Aire interno: VTRHOR.F512FIX.F_CV

- 45 -

Ajuste de los canales del aire primario

Combustible horno Tipo

Llama Long. Llama

Aire interno

(Ai)

Aire externo

(Ae)

Aire tangencial

(At)

Gas A 18 - 20 m 35% 65% 100%

Gas + Carbn A --- 35% 85% 85%

Carbn + Glicerol B-1.1 --- 35% 95% 50%

Carbn + Glicerol + Cscara B-1.1 --- 35% 95% 50%

Carbn B-1.1 15 m 50% 100% 20%

Nota: los valores indicados en la tabla son orientativos y sirven de referencia para un ajuste inicial.

Caudales nominales m3/h

Aire interno 690

Aire externo 2100

Aire tangencial 1450

Ajuste de posicionamiento del quemador Hay varias teoras que indican cul es la forma correcta de alinear un quemador:

a. Segn plano x-y

1) Centrado en el horno 2) En el cuadrante inferior del lado del material 3) Co-lineal con el ngulo de inclinacin del horno

El diseo actual del carro portante del quemador posee uno de los puntos de anclaje fijo. Esto determina que para una inclinacin dada existe una nica posicin geomtrica que intercepta el plano transversal al horno en la cota 0 m. (boca de descarga). Con este impedimento no es posible realizar el ajuste de la geometra e inclinacin del quemador que se pretende. En sta instalacin se han evidenciado empricamente las ventajas (menor CO, mayor NOx y por ende menor volatilidad del azufre) que implican trabajar con una alineacin angular de 3,5% co-lineal con el horno. Con sta alineacin el quemador queda posicionado geomtricamente por encima del centro geomtrico del plano de la boca de descarga.

Grafico: a las 14:00 se realiza la modificacin de la inclinacin de 1,4 a 2,3%

- 46 -

En relacin al ajuste en el eje x, si bien se han experimentado diferentes posiciones (que se apartaban levemente de la posicin central en ambos sentidos), no se han observado diferencias sustanciales en la calidad de combustin ni en el funcionamiento del proceso, por lo cul se ha establecido operar por defecto con el quemador centrado en este eje para cualquier situacin.

b. Segn plano z

1) En el plano de la boca de descarga (carbn) 2) Retirado una distancia z de la boca de descarga (gas)

Cuando se inyecta carbn, la elevada radiacin de la llama permite una descarga continua y controlada del horno, dado que evita la formacin de costra en la boca de descarga (picos) al trabajar con temperaturas de aire secundario superiores a los 1000 C y como beneficio adicional una operacin estable del enfriador. Cuando se inyecta gas es necesario compensar la merma de radiacin de la llama, siendo imprescindible retirar el quemador una distancia z (superior a los 80 cm) de la boca de descarga del horno. Scanner del horno con distintas configuraciones de aire para gas 08/02/2012 05:38 Marcha con gas y glicerol en cabezal. Aire externo 100 % Aire tangencial 30% Aire interno 20 %

08/02/2012 23:49 Marcha con gas en cabezal. Aire externo 75 % Aire tangencial 100% Aire interno 20 %

- 47 -

09/02/2012 15:42 Marcha con gas en cabezal y glicerol. Aire externo 75 % Aire tangencial 100% Aire interno 20 %



Nuevo diseo propuesto para el GRECO

- 48 -

Sustitucin trmica Dada la amplia gama de combustibles es preciso conocer la relacin de sustitucin trmica con el fin de prevenir errores operacionales:

FactorsaleCaudalentraCaudal =

Factores asociados a la sustitucin trmica 1 El diseo de la zona de precalcinacin de la torre. 2 Diseo de las instalaciones y los caudales con los que se concibieron las mismas. 3 Disponibilidad de oxgeno en la torre. 4 El poder calrico inferior de los combustibles. 5 La disponibilidad diaria de los combustibles. Split trmico en la torre

Split trmico en la Torre (%) para una productividad mayor a 780 tpd y un RT > 800 kcal/kg

05

1015202530354045505560

4-5

6-5

8-5

10-5

12-5

14-5

16-5

18-5

20-5

22-5

24-5

26-5

28-5

30-5

1-6

3-6

5-6

7-6

9-6

11-6

13-6

15-6

17-6

19-6

21-6

23-6

25-6

27-6

29-6

Maximo alcanzado 56 %

Promedio logrado 34 %

Sale Entra Factor Carbn Glicerol 1,40

Carbn Cscara 2,33

Carbn Gas 0,99

Gas Glicerol 1,41

Gas Cscara 2,35

Gas Carbn 1,01

Glicerol Cscara 1,66

Glicerol Carbn 0,71

Glicerol Gas 0,71

- 49 -

Nota: promedio de los ltimos 15 das de Junio 2011 Sustitucin trmica mxima segn diseo de las instalaciones Productividad del horno 840 tpd Rendimiento trmico 950 kcal/kg Split trmico en Torre 56 % Potencia del quemador Greco 30,1 MW Glicerol El diseo del quemador para lquidos contempla una inyeccin mxima en el cabezal de 700 kg/h por boquilla, dado que hay 4 boquillas el total son 2800 kg/h. La instalacin de bombeo para la torre es similar a la del horno, por lo que tambin es posible inyectar 2800 kg/h.

( )56,09501000840

2458502800100%

=TorreInyeccin

( )3600101,30

100018,458502800100% 6

=HornoInyeccin

Cscara El diseo del quemador para slidos como la cscara contempla una inyeccin mxima de 3800 kg/h. La instalacin de bombeo para la torre es similar a la del horno, por lo que tambin es posible inyectar 3800 kg/h.

( )56,09501000840

2435203800100%

=TorreInyeccin

( )3600101,30

100018,435203800100% 6

=HornoInyeccin

Tabla.: Sustitucin trmica mxima para un Split de 56%

Combustible Torre Horno

Gas natural 100 100

Carbn --- 100

Cscara 72 52

Glicerol 88 63

Es una aproximacin terica no extrapolable fuera de los lmites que se evidenciaron en la prctica y se detallan ms abajo.

Condicin Torre Horno Con ducto terciario 60 40

Diseo original 12 88

Mximo logrado 56 42

Estable logrado * 34 66

- 50 -

Sustitucin trmica en torre para una dada calcinacin Split trmico Premisas para los clculos Productividad del horno 840 tpd Rendimiento trmico 950 kcal/kg Split trmico en Torre > 32 % y < 40 % Potencia del quemador Greco 30,1 MW Para Glicerol:

( )Split

TorreInyeccin

=

95010008402458502800100%

Para la inyeccin de Glicerol en horno el caudal posible es de 1400 kg/h. Para Cscara

( )Split

TorreInyeccin

=

95010008402435203800100%

Para la inyeccin de Cscara en horno el caudal posible es de 1800 kg/h. Tabla.: Sustitucin trmica para un Split > 32 % y < 40 %

Split Combustible Torre Horno

< 40 % Cscara 100 25

Glicerol 100 32

Sustitucin trmica en la torre para una cierta calcinacin (840 tpd y 950 RT)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72

Split trmico (%)

Sustitu

cin

(%

)

cascara

glicerol

En condiciones normales de marcha, con productividad 840 tpd, 950 RT y calcinacin 36% Split trmico en torre, significa que en caso de reducir el combustible en el quemador principal, y por ende la alimentacin de polvo crudo, la calcinacin o Split trmico se incrementar naturalmente dado que no hay modificacin de combustibles en la torre (Balance trmico y de masa).

- 51 -

Grado de descarbonatacin del material en relacin al Split trmico El grado de descarbonatacin del material est relacionado directamente con el Split trmico de la torre. A mayor Split, mayor es la carga trmica en la torre (concentracin de energa en relacin a la masa). Esa energa extra aportada al polvo crudo genera una mayor reaccin de descarbonatacin: CaCO3 + Calor CaO + CO2

Split trmico de la torre vs Grado de descarbonatacindel polvo crudo

20

23

26

29

32

35

38

41

44

60 65 70 75 80 85 90 95 100

Grado descarbonatacin (%)

Split

t

rmic

o (%

)

800

810

820

830

840

850

860

870

880

T509

y

T514

(C

)

Split torre %T509T514

Zona de trabajo

La carga trmica depender no slo del caudal sino tambin del PCI del combustible agregado en la torre, es por ello que a igual Split trmico la descarbonatacin puede variar. Utilizacin del horno como ducto de aire terciario Reaccin de combustin Combustible + O2 CO2 + H2O + Calor En los hornos de cemento se utiliza aire como fuente de oxgeno. El aire de combustin proviene del enfriador, el cul generalmente se denomina secundario. Este aire ingresa inmediatamente al tubo del horno. En aquellas Plantas con torre de precalcinacin existe otra fuente de aire denominado terciario, el cul proviene de la caperuza o casilla del horno. En San Luis el aire terciario no est disponible, por lo que es preciso incrementar el caudal msico de aire secundario para proveer de oxgeno al combustible inyectado en el pyroclon de la torre. La cantidad de aire necesario para la combustin depende del tipo de combustible utilizado. A continuacin se muestra la cantidad de aire mnimo requerido, calculado a partir de su frmula qumica (Cx-Hy-Oz):

Combustible Nm3/Kg

Gas natural 13,29

Carbn 8,92

- 52 -

Cscara 7,10

Glicerol 5,80

Debido a una diferencia en el PCI de cada combustible, la cantidad agregada de cada uno difiere y afecta directamente la cantidad de aire mnimo, por lo que para realizar una correcta comparacin se establece la cantidad de aire mnimo en relacin al volumen de Gas natural equivalente inyectado:

Combustible Nm3/Nm3

gas eq.

Gas natural 17,50

Cscara 16,67

Carbn 8,99

Glicerol 8,19

Como se observa tanto la cscara como el gas son los combustibles que ms aire necesitan para generar la misma energa trmica. Una forma de verificar la teora es observando el valor oxgeno de torre obtenido para cada combustible a igual RT:

Combustible O2 (%)

Cscara + Gas + Carbn 3,64

Carbn + Gas 3,89

Carbn + Gas + Glicerol 3,90

Cscara + Carbn + Glicerol 3,89

Otra forma de verificar la teora es observando el valor oxgeno de torre a medida que se incrementa el consumo de cscara:

Consumo de Cscara en funcin del Oxgeno de salidapara productividad > 780 tpd y >10 % Split

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4 4,1 4,2

Oxgeno (%)

Consu

mo de

C

sca

ra (kg

/h)

La posibilidad de generar un Split trmico en la torre depender bsicamente del tipo de combustible utilizado en ambos lugares (cabeza de horno y torre).

- 53 -

Por otro lado el incremento del Split trmico en la torre genera una demanda de aire y por consiguiente un consumo de oxgeno, por lo tanto, el oxgeno a la salida de la torre disminuye.

Split trmico en Torre (%) en funcin del Oxgeno de salidapara productividad > 780 tpd y >10 % Split

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8

Oxgeno (%)

Split

t

rmic

o (%

)

Sustitucin trmica en funcin del tiempo de respuesta de los combustibles El tiempo de respuesta est asociado bsicamente al diseo de las instalaciones. La distancia de recorrido del combustible hasta el punto de inyeccin es crtica para determinar los tiempos de sustitucin. Empricamente se determinaron los siguientes tiempos de respuesta:

Combustible Horno (seg.) Torre (seg.)

Marcha Transp. Total Marcha Transp. Total

Gas natural 24 0 24 30 0 30

Carbn 58 2 60 --- --- ---

Cscara 36 2 38 75 4 79

Glicerol 30 6 36 60 12 72

Es necesario tener presente estos tiempos de respuesta del sistema de inyeccin para no generar CO y causar la salida del Electrofiltro.

- 54 -

Conduccin del horno Bsicamente todo sistema de operacin tiene variables controladas, en general denominadas crticas y variables manipuladas que modifican las anteriores con la intervencin del Tablerista a travs de un sistema de computacin denominado FIX. Variables manipuladas 1 Caudal de Polvo crudo 2 Caudal de combustible 3 Revoluciones del horno 4 Tiro del horno 5 Velocidad de parrillas 6 Caudal de aire de enfriamiento Variables controladas crticas 1 Presin en la artesa del horno P524 2 Par del horno 3 Temperatura de cicln T509 4 Oxgeno en entrada horno 5 NOx en torre Variables controladas complementarias 1 Oxgeno en torre 2 CO en torre 3 Temperatura del aire secundario 4 Presin bajo parrillas 5 Depresin en cabezal Reglas generales

Variable Sube

Par del horno El horno est clinkerizando. Hay formacin de fase lquida y buena nodulizacin. En general Par alto horno con buena temperatura.

Presin P524

Componente dinmica: polvo en zona de sinterizacin, el material se queda en la zona de entrada del horno. Excesiva cantidad de alimentacin de polvo crudo, excesivas vueltas de horno, se produce la lluvia de material. Componente esttica: engrosamiento de la costra.

T aire secundario Buena recuperacin de calor. El horno est clinkerizando. Hay formacin de fase lquida y buena nodulizacin.

O2 en torre Falta combustible en torre.

O2 en horno Falta combustible en horno.

CO en torre Excesiva cantidad de combustible. Horno inestable. El horno no est clinkerizando correctamente. Problemas de combustin.

NOx en torre El horno est clinkerizando. Hay formacin de fase lquida y buena nodulizacin.

P bajo parrillas Incremento del lecho de clinker. Excesivo caudal de aire de enfriamiento. Baja velocidad de parrillas.

P cabeza horno El horno no est clinkerizando o el Polvo crudo no viene bien preparado por problemas de descarbonatacin en torre.

- 55 -

Variable Baja

Presin P524 Componente dinmica: buena nodulizacin o material blando. Componente esttica: baja cantidad de alimentacin de polvo crudo.

T aire secundario El horno no clinkeriza correctamente. Clinker pulverulento y fino. Problemas en el enfriador. Elevado lecho de clinker en el enfriador.

O2 en torre Excesiva cantidad de combustible en la torre o falta tiro.

O2 en horno Excesiva cantidad de combustible en el horno o falta tiro.

CO en torre Buena combustin.

NOx en torre Elevada concentracin de CO. Horno fro. Pobre nodulizacin. Baja disponibilidad de O2.

P bajo parrillas Poco lecho de clinker. Bajo caudal de aire de enfriamiento. Elevada velocidad de parrillas.

P cabeza horno Poco tiro. Exceso caudal de aire de enfriamiento. Par del horno Es una variable que mide tanto la cantidad de material que tiene el horno como el grado de coccin. Para una dada alimentacin y a un rgimen estable de coccin del material el Par permanece constante. Temperatura del material aumenta El material tiende a adherirse a las paredes internas del horno, por consiguiente se reduce el rea libre. Para el mismo caudal el material que circula alcanza una mayor cuerda (energa potencial) lo que conlleva a un incremento del Par. Esta situacin es buscada en una etapa de transicin hasta que el horno alcanza la temperatura ptima en la zona de llama. Luego, esta situacin se busca mantenerla bajo control, ya que puede disminuir la productividad del horno. Para reducir el Par el Tablerista deber decidir con criterio si debe incrementar la velocidad de rotacin del horno / disminuir el caudal de combustible / disminuir la alimentacin de material. Hay desprendimientos de costra Se generan variaciones del flujo de material debido a variaciones en la forma y espesor de la costra. El horno retiene material y se carga por consiguiente hay un incremento inicial del Par que luego se revertir su tendencia para comenzar a disminuir. Avance del material El crudo o por falta de preparacin o alto KST avanza libremente por el horno ya que no alcanza a formar fase lquida suficiente como para clinkerizar. El horno se descarga y por consiguiente se reduce el Par. Generalmente hay un incremento de la presin de la cmara de entrada al horno P524 y un incremento del CO. Para aumentar el Par el Tablerista deber decidir con criterio si debe disminuir la velocidad de rotacin del horno / disminuir la alimentacin de material / incrementar la inyeccin de combustible.

- 56 -

Temperatura sobre techo de cicln T509 Es una variable que controla la reaccin de descarbonatacin de la torre. En estado estacionario existe un balance entre la energa trmica liberada por el combustible y la energa trmica absorbida por el polvo crudo, resultando en un nico grado de descarbonatacin del material y por ende en una nica temperatura de gases. Es deseable mantener la T509 en un valor consigna con el lazo en modo automtico. Crudo duro de quemar Por lo general con elevado KST, tiene un CaCO3 superior, por lo tanto a igual carga trmica en la torre menor grado de descarbonatacin. Por lo tanto el material baja menos preparado al horno y avanza en su interior. Por otro lado al haber un mayor consumo de energa trmica del material por mayor CaCO3 menor es la temperatura de los gases del cicln. Automticamente el lazo de control regular la dosis de combustible para mantener la temperatura. Crudo fcil de quemar Por lo general con bajo KST, tiene un CaCO3 menor, por lo tanto a igual carga trmica en la torre mayor grado de descarbonatacin. Por lo tanto el material baja mejor preparado al horno y se retiene en su interior. Por otro lado al haber un menor consumo de energa trmica del material por menor CaCO3 mayor es la temperatura de los gases del cicln. Automticamente el lazo de control regular la dosis de combustible para mantener la temperatura. Split trmico Al incrementar el Split trmico en la torre sucede que hay una mayor energa trmica concentrada en dicha zona. Para un dado KST y flujo de polvo crudo hay en forma transitoria un incremento de temperatura pero luego se compensa con la absorcin de esta energa por parte del material provocando una mayor descarbonatacin del polvo crudo. El material ingresa al horno mejor preparado, permitiendo en general incrementar la produccin. Sin embargo hay un lmite de Split debido al diseo del sistema y los combustibles. Un exceso de Split trmico provocar un incremento de la temperatura del cicln y un exceso de descarbonatacin del material haciendo dificultosa la descarga al horno. Presin en la artesa del horno P524 Esta variable es sensible a los cambios en el flujo de material y velocidad de gases dentro del horno y al estado del clinker en la zona de clinkerizacin. Retencin de material Por diversas razones puede darse que hay retencin de material dentro del horno, formacin de anillos, costra, dureza del crudo, etc. El evento de retencin de material causa una disminucin en el rea libre para el paso de gases dentro del horno y consecuentemente un incremento en la velocidad de los gases. Esto provoca una cada de presin (incremento del valor negativo) en la zona de la artesa. Pegadura en la zona baja de la torre y/o cicln Hay un cambio de seccin, la cul funciona como una vlvula disminuyendo el paso del flujo. Esto provoca una disminucin del caudal de gases y por lo tanto una menor disponibilidad de oxgeno. Al haber exceso de combustible para el oxgeno disponible se genera una combustin incompleta con generacin de CO. Esto obliga al Tablerista a reducir la produccin del horno. Lluvia de material

- 57 -

Clinkerizacin incompleta del crudo, no hay buena nodulizacin por diversas razones. El material se eleva con las vueltas del horno y cae como lluvia obstaculizando el paso de los gases y afectando la combustin, generndose CO. Esto provoca una cada de presin (incremento del valor negativo) en la zona de la artesa. Para corregirlo el Tablerista deber disminuir la alimentacin de polvo crudo e incluso incrementar la inyeccin de combustible y disminuir el rgimen de vueltas si es necesario. Temperatura del aire secundario Esta variable es el resultado de la clinkerizacin e indica el funcionamiento del enfriador. Para un estado estacionario de polvo crudo y combustibles la temperatura del aire secundario debe ser la misma (aprox. 1100 C). Mayor altura de lecho de material en el enfriador Para una misma porosidad del clinker e igual caudal de aire de enfriamiento, mayor es la presin bajo parrilla debido a un incremento de la prdida de carga, por consiguiente menor es el flujo de aire. Menor altura de lecho de material en el enfriador Para una misma porosidad del clinker e igual caudal de aire de enfriamiento, menor es la presin bajo parrilla debido a una disminucin de la prdida de carga, por consiguiente mayor es el flujo de aire. Clinker fino Generalmente la granulometra del clinker se encuentra entre 3 y 20 mm, pero hay condiciones del horno que causan formacin de clinker fino, por ejemplo GS alto, MS alto, etc. El clinker fino disminuye la porosidad del lecho de material dentro del enfriador. Transitoriamente hay un incremento en la presin bajo parrillas y una disminucin del flujo msico de aire secundario y por consiguiente un incremento en su temperatura. El Tablerista deber decidir si es necesario compensar la prdida de caudal msico de aire secundario incrementando la velocidad de las parrillas. Problemas de Clinkerizacin Horno inestable por diversas razones, polvo crudo duro de quemar, problemas de combustin, formacin de pegaduras, etc. causan una variacin en la nodulizacin del clinker y por consiguiente una variacin en el flujo msico de aire secundario. Este puede tener variaciones, alterando su temperatura. Oxgeno en torre y horno El nivel de oxgeno est relacionado con la disponibilidad de aire de combustin. Por lo general el oxgeno en la torre debe mantenerse al mnimo ya que todo incremento de oxgeno genera un exceso de aire en el sistema y por lo tanto un consumo de combustible innecesario, ya que es preciso calentar ese exceso de aire para lograr la carga trmica requerida tanto en el horno como en la torre. Cambios de combustible Dado que cada combustible precisa una mnima cantidad de aire para combustionar, el cambio de combustibles ocasiona un defecto o exceso de oxgeno. El Tablerista deber decidir si debe regular el Tiro para aportar al % de oxgeno.

- 58 -

Corte de combustible Se genera un exceso abrupto del nivel de oxgeno. El Tablerista deber reponer inmediatamente el combustible o quitar alimentacin que equilibre el rendimiento trmico del proceso. Monxido de Carbono en torre CO El nivel de CO en la torre est relacionado en general con la calidad de la combustin. Combustin pobre Aunque exista un exceso de oxgeno en el sistema puede ocurrir que la combustin no sea completa y por consiguiente se forme CO. Generalmente una deficiente regulacin de los aires del quemador genera un bajo momento de llama y esto provoca que el aire secundario no se incorpore a la llama debidamente. Pegadura en la zona baja de la torre y/o cicln Hay un cambio de seccin, la cul funciona como una vlvula disminuyendo el paso del flujo. Esto provoca una disminucin del caudal de gases y por lo tanto una menor disponibilidad de oxgeno. Al haber exceso de combustible para el oxgeno disponible se genera una combustin incompleta con generacin de CO. Esto obliga al Tablerista a reducir la produccin del horno. Lluvia de material Clinkerizacin incompleta del crudo, no hay buena nodulizacin por diversas razones. El material se eleva con las vueltas del horno y cae como lluvia obstaculizando el paso de los gases y afectando la combustin, generndose CO. Esto provoca una cada de presin (incremento del valor negativo) en la zona de la artesa. Para corregirlo el Tablerista deber disminuir la alimentacin de polvo crudo e incluso incrementar la inyeccin de combustible y disminuir el rgimen de vueltas si es necesario. NOx en torre En general el NOx est relacionado con la temperatura de los gases y la disponibilidad de O2. A mayor temperatura u O2 mayor es el nivel de NOx en torre. Por cuestiones medioambientales es preciso mantener el nivel de NOx al mnimo posible. Alto nivel de CO en horno El CO reacciona con los NOx de los gases disminuyendo su nivel. Por consiguiente un valor bajo de NOx puede indicar que hay una mala combustin del quemador o hay problemas de inestabilidad por formacin de pegaduras, lluvia de material, etc. El Tablerista deber recuperar la estabilidad del horno disminuyendo material o vueltas, incrementando combustible o modificando parmetros del quemador si se detecta una anomala en el mismo. Alto nivel de CO en torre Si hay buena clinkerizacin, buen Par, buena temperatura de aire secundario, bajo nivel de oxgeno en artesa, es seguro que hay problemas de combustin en torre. El Tablerista deber decidir si debe mejorar la calidad de la combustin afectando el tiro o sustituyendo combustible.

- 59 -

Problemas de clinkerizacin Horno inestable por diversas razones, polvo crudo duro de quemar, problemas de combustin, formacin de pegaduras, etc. Generalmente estos acontecimientos tienen como consecuencia un enfriamiento del horno y una disminucin del nivel de NOx en torre. Es preciso recuperar el horno, para ello el Tablerista deber decidir si debe disminuir la alimentacin de polvo crudo, incrementar la inyeccin de combustible y/o disminuir vueltas. Componente dinmico de la P524. Ejemplo: Inicio de enfriamiento

Al comienzo de la grfica el horno viene bastante estable con un valor en la P524 algo elevada. En un momento dado se realiza un cambio de combustible (gas por glicerol) provocando un incremento de CO y a consecuencia de esto se genera una disminucin del NOx. A continuacin se observa una disminucin del Par del horno y un incremento de la P524, ambos efectos son producidos por un avance de material sobre la zona de clinkerizacin, debido a que el material no se encuentra nodulizando. A posteriori para revertir el enfriamiento se disminuye alimentacin.

- 60 -

Componente dinmico de la P524. Ejemplo: descarga del horno clinkerizando

En este caso hay una disminucin del Par del horno y un incremento de la presin de la artesa P524, ambos con marcada tendencia. Adems se aprecia una disminucin del NOx pero no hay incremento apreciable del CO, con lo cul es posible descartar que el incremento de la P524 se deba a la lluvia de material, y atribuirle esa tendencia a una retencin de polvo crudo debido a un enfriamiento del horno, sea por exceso de alimentacin, falta de combustible o polvo crudo duro de quemar. Las acciones que realiza el Tablerista en este caso para revertir la situacin es disminuir la alimentacin de polvo crudo y adems poner el lazo de la T509 en manual para que la temperatura alcance el SET Point deseado lo antes posible. En un lapso de 40 minutos las tendencias se revierten y se toma control de la situacin.

- 61 -

Flow sheet y puntos importantes de control con valores de referencia

Control del Par y la P524

Par > 140: (-) Caudal combustible si el O2 horno y NOx torre son bajos (+) RPM si la P524 < 45

Par < 115: (-) Caudal alimentacin de crudo (+) Caudal de combustible si O2 es alto

P524 > 45: (-) Tiro (-) Caudal alimentacin de crudo (-) RPM si el Par est inestable (+) Caudal combustible si O2 es alto P524 < 45: (+) Caudal alimentacin de crudo (+) RPM si el Par es alto (+) Caudal combustible si O2 es alto P524 > 50: Dejar sin efecto el lazo por un cierto tiempo Variables de respuesta rpida de alarma NOx: para corte de combustible. O2 torre: para corte de combustible.

Oxgeno: Mnimo 1,8% (gas) Mnimo 3,2% (carbn)

Oxgeno: Objetivo 3,2 % Mnimo 2,5 % Mximo 4,0 %

P524: Objetivo 39 mb Mximo 47 mb

T509: SET Point 840

T Secundario: Mximo 1200

Par: Objetivo 125 A Mnimo 115 A Mximo 140 A

CO: Objetivo 0,05 %

RPM: Objetivo 77 % Mximo 80 %

Calcinacin: Mnima 32 %

Tiro: Mnimo 78 %

- 62 -

NOx: impacto del aire primario. NOx: control de puertas o accesos abiertos en torre que impacta en la temperatura T509 y genera un exceso de combustible. Variables que controlan la optimizacin del rendimiento trmico CO, O2 (torre): actuar el Tiro cada 30 minutos, con variacin de punto en el % de la S503 para controlar el CO por debajo de 0,07%. Enfriamiento leve del horno Temperatura de zona, Par y NOx bajos:

1) Reducir en 5% las RPM del horno durante 15 minutos. 2) Reducir la alimentacin de polvo crudo, bajando en 1 A la corriente del elevador.

Enfriamiento grave del horno Temperatura de zona, Par y NOx MUY bajos:

1) Reducir a un 50% las RPM del horno durante 5 minutos. 2) Reducir la alimentacin de polvo crudo, bajando en 1,5 A la corriente del elevador. 3) Una vez recuperado el horno, pasar a situacin de enfriamiento leve, con incrementos

de a 5%. Variables secundarias Velocidad de parrillas: controlada por ADEX Caudal de ventiladores Presin bajo parrillas Presin del cabezal

- 63 -

Clinker Es el resultado de una serie de procesos fisicoqumicos que se dan dentro del horno. Es un mineral artificial que tiene la particularidad que al molerlo finamente reacciona con el agua para dar: Clinker + H2O Hidrosilicatos + Ca(OH)2 + Calor Los componentes esenciales del clinker normal son C3S: contenido de silicato triclcico C2S: contenido de silicato biclcico C3A: contenido de aluminato triclcico (fundente) C4AF: contenido de ferro aluminato tetraclcico (fundente) CaO: contenido de cal libre Un clinker normal contiene un ptimo de C3S y C2S, compuestos que le otorgan al Cemento las resistencias mecnicas iniciales y finales. Adems un contenido de fundente que le otorga al cemento la capacidad de resistir al ataque qumico de compuestos presentes en el agua y/o suelo que puedan deteriorar la estructura. A > C3S > es la resistencia inicial y final A > C2S > es la resistencia final A > C3A > es la resistencia inicial A > C4AF < es la resistencia inicial y > la resistencia por ataques qumicos A > CaO > riesgo de expansin Para lograr la composicin qumica del clinker es preciso establecer una composicin qumica del crudo en base a los siguientes mdulos que regulan la cantidad relativa de cada compuesto presente en el clinker: KST estndar de Cal

32322 65,018,18,2100

OFeOAlSiOCaO

KST++

=

MS mdu

Puesta en marcha del quemador burner kiln.pdf

Documents

Transcript of Puesta en marcha del quemador burner kiln.pdf