Calcia mejora la combustión del clínker con un sistema de entrada al horno

Las principales tareas de los analizadores de gases de proceso situados en la entrada de los hornos en las cementeras son las siguientes:

• Determinar la composición del gas en la parte rotativa del horno.

• Supervisar el nivel de (O₂) en la entrada del horno de combustión.

• Controlar la concentración de monóxido de carbono (CO) y de la calidad de la combustión

• Monitorizar la concentración de NO y NO₂ para controlar las emisiones y la temperatura.

• Monitorizar los compuestos sulfurados volátiles (_SO2)

• Transmitir información sobre la concentración de los gases mencionados para optimizar el control del quemador, ajustar las mezclas de combustibles y materias primas, y regular adecuadamente el gas de proceso.

Además de estas funciones, otros clientes se han beneficiado de la capacidad del sistema de análisis para proporcionar información sobre el ciclo interno del cloro mediante la medición de la concentración de cloruro de hidrógeno (HCl) en el horno, lo que ayuda a los operarios de la planta a reducir los problemas de bloqueo causados por la alta volatilidad del cloro. Además, esta información es útil para limitar el caudal de gas de derivación de cloro y mantener así bajas las emisiones de HCl.

Realizar mediciones en entornos extremos, con concentraciones de polvo que pueden alcanzar hasta 2.000 gramos por metro cúbico (g/m³) y temperaturas cercanas a 1.400 °C, es todo un desafío. Sin embargo, la sonda de muestreo de gases de alta temperatura SCP3000, equipada con un tubo refrigerado por agua y una función de autolimpieza altamente eficaz, constituye una solución fiable para el muestreo de gases en la entrada del horno. Gracias a su diseño especial y a su sistema de contralavado de alta presión, se evita el colmatado de la sonda incluso cuando se utiliza en gases de horno con altas concentraciones de polvo y grandes cantidades de compuestos clorados y sulfurados. La entrada de gas, optimizada y reforzada en la zona de la sonda, está montada en un ángulo opuesto al flujo del gas, lo que reduce la entrada directa de polvo y partículas en el sistema de muestreo. El tubo de la sonda, altamente resistente a la corrosión y disponible en diferentes longitudes de 2,5 a 4 metros, queda así protegido frente a la abrasión y el colmatado.

Endress+Hauser es uno de los pocos proveedores que ofrece soluciones completas de sondas y analizadores de extracción de gases. Además, la empresa cuenta con la mayor experiencia en analizadores de gases instalados en la entrada de hornos cementeros basados en tecnología de medición en caliente. Con el analizador multicomponente MCS300P HW y su fotómetro infrarrojo (IR) no dispersivo, los fabricantes de cemento pueden medir hasta 6 componentes gaseosos activos en el rango IR, además del oxígeno. Para las aplicaciones en la entrada del horno, el sistema de análisis suele configurarse para medir todos los gases relacionados con la combustión, como O₂, CO, CH₄ (para gas natural), NO y CO₂, así como parámetros de proceso como SO₂, HCl y NH₃. Gracias a la tecnología de medición en caliente, todo el recorrido del gas —desde la sonda de muestreo hasta el analizador— se mantiene completamente calentado. De este modo, los gases extraídos permanecen siempre por encima del punto de rocío, lo que reduce los riesgos asociados a los condensados, como la corrosión ácida o los bloqueos en la tubería. Al no enfriarse la muestra de gas, incluso los componentes hidrosolubles como NH₃, HCl y SO₂ pueden medirse con una sola celda, sin necesidad de tratamiento previo del gas ni cálculos adicionales. Además, la tecnología en caliente de SICK no requiere enfriadores de gas, filtros especiales para ácidos, trampas de agua ni sistemas de dosificación de peróxido de hidrógeno para eliminar el SO₂ corrosivo presente en el gas de proceso. Esto reduce tanto el mantenimiento como el consumo de materiales.

La combinación de la sonda de muestreo de gases de alta temperatura SCP3000 y del analizador multicomponente MCS300P permite afrontar los desafíos de la medición de gases en la entrada del horno en las cementeras, incluso ante temperaturas muy elevadas, altas cargas de polvo o gases corrosivos, evitando además la necesidad de recurrir a un sistema de acondicionamiento de muestras complejo y difícil de mantener. Las funciones automatizadas de autolimpieza y autoajuste del sistema de análisis garantizan una alta disponibilidad y se traducen en unos costes operativos significativamente inferiores a los de los sistemas convencionales basados en tecnología de medición en frío y en seco, que suelen requerir una preparación de muestras mucho más compleja y exigente en mantenimiento. Como resultado, los costes de operación de la tecnología en caliente pueden ser hasta un 40 % más bajos que los de los sistemas basados en la medición en frío. El sistema está optimizado para ser empleado con combustibles difíciles, con un alto contenido en azufre (por ejemplo, el coque de petróleo), así como con combustibles alternativos (neumáticos, combustibles derivados de residuos, aceites, astillas de madera, residuos médicos, etc.), lo que lo hace fiable incluso en atmósferas de medición muy agresivas.

©Endress+Hauser

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De cara al futuro, Calcia prevé implementar la solución Condition Monitoring de Endress+Hauser, un nuevo servicio digital que aumenta la disponibilidad del sistema de análisis de gases de proceso en la entrada del horno. Monitoring Box es una solución digital para la monitorización continua del estado de los equipos y las plantas, así como de la aplicación en sí. Los datos esenciales procedentes de los equipos conectados se recopilan mediante la puerta de enlace, se cifran y se envían a un servidor en la nube seguro a través de red móvil, red local o wifi, para su posterior procesamiento.

El mantenimiento basado en condición monitoriza todos los parámetros esenciales que indican el estado del sistema en su conjunto —incluido el analizador de gases, el sistema de muestreo y todos los equipos auxiliares, como el sistema de refrigeración por agua del tubo de la sonda de extracción o el autómata programable industrial (PLC).

Los datos recopilados pueden visualizarse y evaluarse en la aplicación web Condition Monitoring. Los cambios significativos en el estado del equipo se monitorizan de forma continua, lo que permite al personal de mantenimiento intervenir a tiempo y garantizar la disponibilidad del sistema. De este modo, el servicio Condition Monitoring mejora la fiabilidad y la disponibilidad de los equipos, evitando averías y tiempos de parada imprevistos. Opcionalmente, los equipos conectados también pueden ser monitorizados por Endress+Hauser en el marco de un contrato de servicio posventa.

Esta información permite identificar los problemas antes de que se produzcan. Para los operadores, esto se traduce en una prolongación del ciclo de vida del sistema y en un retorno de la inversión más rápido. Además, esta solución permite a Endress+Hauser optimizar las tareas de mantenimiento y garantizar una asistencia inmediata, reduciendo los costes de desplazamiento y el tiempo de trabajo de los técnicos de mantenimiento.

Este ahorro repercute directamente en el fabricante de cemento. Las inspecciones remotas avanzadas también mejoran la calidad de los datos de los sistemas de análisis. Estas mejoras aumentan la eficiencia global del mantenimiento y pueden prolongar la vida útil de las máquinas.

Gracias a las buenas relaciones entre SICK y Calcia, así como con muchos otros miembros del grupo Heidelberg Materials en todo el mundo, la planta de Couvrot fue equipada con el sistema de análisis de gases de proceso SCPS3300 en la entrada del horno, compuesto por una sonda de extracción de gases SCP3000 y un analizador multicomponente en caliente MCS300P, la solución más adecuada para esta aplicación de medición crítica y exigente. Los centros de Beaucaire y Airvault también instalaron esta solución.