Calcia ottimizza la cottura del clinker con un sistema all'ingresso del forno

Nei cementifici, i compiti principali degli analizzatori dei gas di processo all'ingresso del forno sono i seguenti:

• Misura della composizione dei gas di processo nella parte rotante del forno

• Controllo del rapporto di aria in eccesso (O₂) all'ingresso del forno

• Controllo della concentrazione di monossido di carbonio (CO) e della qualità della combustione

• Monitoraggio delle concentrazioni di NO e NO₂ per il controllo delle emissioni e della temperatura

• Monitoraggio dei composti volatili dello zolfo (SO₂)

• Trasmissione di informazioni sulle concentrazioni dei suddetti gas per il controllo del bruciatore, la regolazione della miscela di combustibile e materia prima e il controllo dei gas di processo.

Oltre che di queste funzioni, altri clienti hanno beneficiato della capacità del sistema di analisi di fornire informazioni sul ciclo interno del cloro attraverso la misura della concentrazione di acido cloridrico (HCl) nel forno, aiutando gli operatori dell'impianto a ridurre i problemi di intasamento causati dall'elevata volatilità del cloro. Inoltre, queste informazioni servono a limitare la portata volumetrica del gas di bypass del cloro e quindi a mantenere basse le emissioni di HCl.

Effettuare misure in ambienti gravosi, con concentrazioni di polveri che possono arrivare a 2.000 grammi per metro cubo (g/m³) e temperature prossime a 1.400 °C è una sfida ma il sistema di campionamento dei gas ad alta temperatura SCP3000, con la sua sonda raffreddata ad acqua e l'efficace funzione autopulente, rappresenta una soluzione affidabile per il campionamento dei gas all'ingresso del forno. Grazie al suo speciale design e al sistema di controlavaggio ad alta pressione, previene l'intasamento della sonda anche quando viene utilizzata in gas di forno con un elevato contenuto di polveri e grandi quantità di composti di cloro e zolfo. L'ingresso ottimizzato e rinforzato del gas sulla sonda è montato con un'angolazione opposta rispetto al flusso del gas, minimizzando l'introduzione diretta di polvere e particelle nel sistema di campionamento. Questo protegge da abrasioni e intasamenti il tubo della sonda, altamente resistente alla corrosione e disponibile in lunghezze che vanno da 2,5 a 4 metri.

Endress+Hauser è uno dei pochi fornitori a offrire soluzioni complete, composte da sonde di estrazione dei gas e analizzatori. Inoltre, vanta la più lunga esperienza con gli analizzatori di gas all'ingresso dei forni per cemento, basati sulla tecnologia di misura a caldo-umido. Con l'analizzatore di gas multicomponente MCS300P HW e il suo fotometro a infrarossi (IR) non dispersivo, i produttori di cemento possono misurare fino 6 componenti gassosi attivi nel campo dell'infrarosso (IR), oltre all'ossigeno. Per le applicazioni all'ingresso del forno, il sistema di analisi è normalmente configurato per misurare tutti i componenti gassosi legati alla combustione come, ad esempio, O₂, CO, CH₄ (se si utilizza gas naturale), NO, CO₂ e parametri di processo come SO₂, HCI e NH₃. Grazie alla tecnologia di misura a caldo-umido, il percorso del gas dalla sonda di campionamento all'analizzatore di gas viene completamente riscaldato. Questo significa che i gas estratti sono sempre al di sopra del punto di rugiada, riducendo i rischi associati alla formazione di condensa, come la corrosione acida o l'intasamento dei tubi. Dato che il campione di gas non viene raffreddato, anche i componenti solubili in acqua come NH₃, HCl e SO₂ possono essere misurati con una singola cella, senza alcun trattamento del gas o lavoro di calcolo. Inoltre, la tecnologia a caldo-umido di SICK non richiede ulteriori raffreddatori di gas, filtri speciali per acidi, separatori di condensa o sistemi di dosaggio del perossido di idrogeno per rimuovere l'anidride solforosa (SO₂) dal gas di processo. Ciò riduce gli interventi di manutenzione e i materiali di consumo.

La combinazione tra la sonda di campionamento dei gas ad alta temperatura SCP3000 e l'analizzatore di gas multicomponente a caldo-umido MCS300P consente di superare le sfide legate alla misura dei gas all'ingresso del forno, a prescindere dalle alte temperature dei gas, dall'elevata concentrazione di polveri o dalla presenza di gas corrosivi, senza necessità di complessi sistemi di condizionamento del campione con alti requisiti di manutenzione. Le capacità di autopulizia e autoregolazione del sistema di analisi assicurano un'elevata disponibilità e si traducono in costi operativi notevolmente inferiori rispetto ai sistemi convenzionali basati sulla tecnologia di misura a freddo-secco, in cui la preparazione del campione di gas tende a essere molto complessa e di difficile manutenzione. Di conseguenza, i costi operativi della tecnologia di misura a caldo-umido possono essere inferiori anche del 40% rispetto a quelli dei sistemi basati sulla tecnologia di misura a freddo-secco. Il sistema è ottimizzato per l'uso con combustibili difficili ad alto contenuto di zolfo (ad es. coke di petrolio) e combustibili alternativi (pneumatici, RDF, oli, cippato di legno, rifiuti ospedalieri, ecc.), risultando affidabile anche se utilizzato in atmosfere altamente aggressive.

©Endress+Hauser

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In futuro, Calcia punta a implementare la soluzione Condition Monitoring di Endress+Hauser, un nuovo servizio digitale che aumenta la disponibilità del sistema di analisi dei gas di processo all'ingresso del forno. Monitoring Box è una soluzione digitale per il monitoraggio continuo dello stato dei dispositivi e degli impianti, oltre che dell'applicazione stessa. I dati essenziali provenienti dai dispositivi connessi vengono raccolti dal gateway, crittografati e inviati tramite rete mobile, LAN o Wi-Fi a un server cloud sicuro per l'ulteriore elaborazione.

La soluzione di manutenzione basata sulle condizioni monitora tutti i parametri vitali che indicano lo stato dell'intero sistema - compresi l'analizzatore di gas, il sistema di campionamento e tutte le apparecchiature ausiliarie quali il sistema di raffreddamento ad acqua del tubo della sonda di estrazione del gas o il controllore a logica programmabile.

I dati raccolti possono essere visualizzati e valutati nell'applicazione web Condition Monitoring. Vengono monitorate le variazioni significative delle condizioni dei dispositivi, consentendo al personale di manutenzione di intervenire tempestivamente e garantire la disponibilità del sistema. In questo modo, il servizio di Condition Monitoring migliora la disponibilità e l'affidabilità delle apparecchiature e contribuisce a prevenire guasti e fermi impianto imprevisti. Volendo, i dispositivi connessi possono essere monitorati anche da Endress+Hauser nel quadro di un contratto di assistenza.

Queste informazioni consentono di identificare i problemi prima che si verifichino. Per gli operatori, ciò si traduce in un ciclo di vita del sistema più lungo e in un ritorno più rapido sull'investimento. Inoltre, questa soluzione consente a Endress+Hauser di ottimizzare la manutenzione e garantire la risoluzione immediata dei problemi, riducendo i costi di trasferta e le ore di lavoro dei tecnici della manutenzione.

Questi risparmi si ripercuotono positivamente e direttamente anche sui produttori di cemento. Le approfondite operazioni di verifica a distanza, inoltre, ottimizzano la qualità dei dati provenienti dai sistemi di analisi. Questa serie di miglioramenti aumenta l'efficienza complessiva della manutenzione e può prolungare il ciclo di vita delle macchine.

Grazie al buon rapporto tra SICK e Calcia e molti altri membri del Gruppo Heidelberg Materials in tutto il mondo, l'impianto di Couvrot è stato equipaggiato con il sistema di analisi del gas di processo SCPS3300 all'ingresso del forno, composto da una sonda di estrazione dei gas SCP3000 e da un analizzatore estrattivo di gas multicomponente MCS300P a caldo-umido, la soluzione più adatta per questa complessa applicazione di misura. Anche i siti di Beaucaire e Airvault hanno installato questa soluzione.