05/09/ Ricardo Sebastián González - MSc. Renewable Energy

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1 05/09/2014 1

2 Coprocesamiento: Influencia de los combustibles alternos en la producción de clínker 05/09/2014 2

3 Visión General Al igual que en el caso de los combustibles primarios, los CA también afectan la calidad y la producción de clínker. Dependiendo de sus características morfológicas o químicas afectan el proceso de producción en diferentes formas. Las características más influyentes en el proceso son: Composición de las cenizas Humedad Poder Calorífico Tamaño de partícula 05/09/2014 3

4 Visión General Influencia en velocidad de combustión Influencia en la operación del Horno 05/09/2014 4

5 Composición de las Cenizas Al tener impacto en la quemabilidad del clinker y su posterior enfriamiento los CA influyen en las características especialmente en su reactividad. Mientras que la influencia de componentes como SiO 2, Al 2 O 3, etc, puede ser controlada fácilmente con cambios en las materias primas, la influencia de otros como los fosfatos no lo es tanto. 05/09/2014 5

6 Fosfatos Los fosfatos son incorporados en las fases de los silicatos en el clínker. Un alto contenido de fosfatos estabiliza la belita e inhibe la formación de alita 05/09/2014 6

7 Metales - Acero El uso de llantas enteras en los hornos cementeros implica a su vez la introducción de alambres de acero, los cuales dependiendo de las condiciones de operación en el horno pueden o no incorporarse a las fases del clínker. Debido al alto contenido de hierro en estos alambres, el módulo de alumina del clinker varía fuertemente (dependiendo de la cantidad de llantas alimentadas al horno) con el consumo de llantas. 05/09/2014 7

8 Azufre, Cloro y Alcalies Es muy frecuente que al utilizar CA (especialmente RDF y harina animal) se incremente el nivel de cloro en el sistema. Algo similar ocurre con el SO 2 al consumir llantas enteras o picadas. Ambas situaciones incrementan la frecuencia de bloqueos en la torre precalentadora. Cuando el nivel de cloro supera 0.3g/kg de clinker es necesario instalar by-pass. 05/09/2014 8

9 Refractarios Debido al alto ataque químico por parte de los óxidos de azufre, de cloro y alkalies los refractarios tanto en el horno como en el precalentador sufren un alto desgaste. Es por esto que al utilizar por primera vez CA en el proceso se requiere replantear las especificaciones de los refractarios de la mayor parte de la línea de producción. Anclajes cerámicos Dos capas de aislante en lugar de tres. 05/09/2014 9

10 Refractarios Se tienen reportes de plantas de cemento en las que el consumo de refractario antes de utilizar CA era de 0.55kg/ton cker y al incrementar el uso de CA a 70% el consumo de refractario llegó hasta valores de 1kg/ton cker. Se extendió la zona de ladrillo básico tanto en el sentido de las descarga del horno como hacia la entrada del horno. 05/09/

11 Tamaño de Partícula Materiales de gran tamaño, alta densidad y bajas superficies específicas tienden a caer por fuera de la llama antes de quemarse completamente provocando zonas locales de reducción al interior del horno en las que el hierro Fe +3 es reducido a Fe +2 el cual es incorporado a la estructura cristalina de las alitas. Una vez es enfriado el clinker, el hierro se oxida nuevamente y descompone la belita y genera cal libre ocasionando pérdida de resistencias tempranas en el cemento. 05/09/

12 Impacto en la Capacidad del VTI Principal Por lo general el volumen de gases de escape se incrementa al incrementar el % de CA. En este caso, la capacidad del VTI esta copada y como consecuencia se debe reducir la alimentación al horno causando pérdidas por producción. Esta pérdida es causada por el alto volumen específico de gases de los CA debido a una mayor humedad, menor relación C/H, y una mayor cantidad de aire mínimo requerido para la combustión. 05/09/

13 Consumo Específico de Energía Al sustituir combustibles fósiles por alternos, las plantas de cemento siempre experimentan un incremento en el consumo específico de energía. Pérdidas de calor por mayor cantidad de aire fresco para la combustión. Evaporación de la humedad de los CA. En el caso de haber by-pass, por mayor operación de este sistema, el cual consume alrededor de 6 kcal/kgcker por cada punto porcentual del by-pass. Modificación en el refractario (disminución del espesor del aislamiento). Disminución en la eficiencia de combustión. 05/09/

14 Control de Calidad Se requiere mayor frecuencia en el monitoreo de los combustibles (PCI, Humedad, etc). Se debe prestar especial atención al comportamiento de las resistencias a 1 día y a la trabajabilidad. Se debe hacer un seguimiento estricto al contenido de Cloro, Azufre y Alcalis tanto en los CA, como Materias Primas y Combustibles Primarios a fin de evitar taponamientos en el precalentador. 05/09/

15 Emisiones Elementos que se encuentran en pequeñas trazas en los CA inicialmente entran en la zona de combustión pero sólo se emiten unas cantidades marginales de ellos gracias a la capacidad de retención del horno y de la torre precalentadora. El comportamiento de la emisión de elementos individuales en el proceso de clinkerización está determinado por el escenario de consumo de CA, su comportamiento en el horno y la eficiencia del equipo de colección de material particulado. 05/09/

16 Emisiones Bajo condiciones apropiadas en el horno, elementos no volátiles como el arsénico, vanadio, nickel se incorporan completamente al clínker. Elementos como cadmio y plomo reaccionan preferiblemente con cloruros y sulfatos en la sección entre el horno y la torre formando compuestos de baja volatilidad. El mercurio y sus compuestos se condensan después de la torre precalentadora debido al enfriamiento de la corriente de gases y son parcialmente absorbidos por las partículas de la harina cruda. La emisión de de SOx, NOx, HCl y HF permanece igual. 05/09/

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