Calcia usprawnia proces wypalania klinkieru dzięki systemowi na wlocie pieca

Główne zadania analizatorów gazów procesowych na wlocie do pieca w cementowniach są następujące:

• Pomiar składu gazu procesowego w części obrotowej pieca

• Kontrola nadmiaru powietrza (O₂) na wlocie do pieca

• Kontrola stężenia tlenku węgla (CO) i jakości spalania

• Monitorowanie stężeń NO i NO₂ w celu kontroli wielkości emisji i temperatury

• Monitorowanie lotnych związków siarki (SO₂)

• Przesyłanie informacji o stężeniach wyżej wymienionych gazów w celu sterowania palnikiem, regulacji mieszanki paliwowo-surowcowej oraz kontroli gazów procesowych.

Oprócz tych funkcji, inni klienci skorzystali z możliwości systemu analitycznego, który poprzez pomiar stężenia chlorowodoru (HCl) w piecu, pozwala uzyskać wgląd w wewnętrzny obieg chloru, co umożliwia operatorom instalacji ograniczenie problemów z zatorami spowodowanymi dużą lotnością chloru. Ponadto, informacje te są przydatne do ograniczania przepływu objętościowego gazu z bypassu chlorowego, a tym samym utrzymywania niskiej emisji HCl.

Pomiary w trudnych warunkach, przy stężeniu pyłu sięgającym 2000 gramów na metr sześcienny (g/m3) i temperaturach zbliżających się do 1400°C, stanowią poważne wyzwanie. Rozwiązaniem jest zastosowanie na wlocie pieca niezawodnej sondy wysokotemperaturowej SCP3000 do pobierania próbek gazu, wyposażonej w chłodzenie wodą i wysokowydajną funkcję samooczyszczania. Specjalna konstrukcja sondy i wysokociśnieniowy system przedmuchu wstecznego, zapobiega zapychaniu sondy, nawet podczas pracy w gazach piecowych o wysokiej zawartości pyłu oraz przy dużych ilościach związków chloru i siarki. Zoptymalizowany i wzmocniony wlot gazu w sondzie jest zamontowany pod kątem przeciwnym do przepływu gazu, co minimalizuje bezpośrednie wnikanie pyłu i cząstek do systemu poboru próbek. Zapobiega to ścieraniu i zatykaniu się rurki sondy, charakteryzującej się wysoką odpornością na korozję, dostępnej w długościach od 2.5 do 4 metrów.

Endress+Hauser jest jednym z niewielu dostawców oferujących kompletne rozwiązania obejmujące sondy do pobierania gazu oraz analizatory. Ponadto posiada największe doświadczenie w zakresie analizatorów gazów na wlocie pieców cementowych, wykorzystujących technologię pomiarową "hot-wet". Dzięki wieloskładnikowemu analizatorowi gazu MCS300P HW wyposażonemu w niedyspersyjny fotometr podczerwieni (IR), producenci cementu mogą mierzyć do 6 aktywnych w zakresie podczerwieni składników gazowych oraz tlen. W zastosowaniach na wlocie pieca system analityczny jest zazwyczaj skonfigurowany do pomiarów gazów powiązanych z procesem spalania takich jak O₂, CO, CH₄ (jeśli używany jest gaz ziemny), NO, CO₂ oraz parametrów procesowych, takich jak stężenia SO₂, HCI i NH₃. Dzięki technologii pomiaru "hot-wet" ścieżka poboru gazu jest w pełni ogrzewana, począwszy od sondy poboru próbek aż do analizatora gazu. Oznacza to, że pobrane gazy mają zawsze temperaturę wyższą od punktu rosy, co zmniejsza ryzyka związane z powstawaniem kondensatów, takie jak występowanie korozji kwasowej czy zatorów w rurociągach. Ponieważ próbka gazu nie jest schładzana, za pomocą pojedynczej komory można mierzyć nawet składniki rozpuszczalne w wodzie, takie jak NH₃, HCl i SO₂, bez konieczności kondycjonowania gazu lub wykonywania skomplikowanych obliczeń. Ponadto technologia "hot-wet" firmy SICK nie wymaga stosowania dodatkowych chłodnic gazu, specjalnych filtrów kwasowych, odwadniaczy czy systemów dozowania nadtlenku wodoru w celu usunięcia korozyjnego SO₂ z gazu procesowego. Zmniejsza to nakłady na konserwację oraz zużycie materiałów eksploatacyjnych.

Połączenie wysokotemperaturowej sondy do pobierania próbek gazu SCP3000 oraz wieloskładnikowego analizatora gazu z technologią "hot-wet" MCS300P pozwala sprostać wyzwaniom takim jak wysokie temperatury gazu, duże zapylenie czy obecność gazów korozyjnych, pojawiającymi się podczas pomiarów wykonywanych na wlocie pieca w cementowniach. Takie rozwiązanie umożliwia również wyeliminowanie stosowania złożonych i wymagających intensywnej konserwacji systemów kondycjonowania próbek. Automatyczne funkcje samooczyszczania i samoadiustacji systemu analizy zapewniają wysoką niezawodność i znacznie obniżają koszty operacyjne w porównaniu z konwencjonalnymi systemami bazującymi na technologii pomiaru "cold-dry", w których kondycjonowanie próbki gazu bywa bardzo złożone i trudne w obsłudze. W rezultacie koszty operacyjne pomiarów wykonywanych w technologii "hot-wet" mogą być nawet o 40% niższe niż w przypadku systemów wykorzystujących technologię "cold-dry". System jest zoptymalizowany do pracy z trudnymi paliwami o wysokiej zawartości siarki (np. koks naftowy) oraz paliwami alternatywnymi (opony, RDF, oleje, zrębki drzewne, odpady medyczne itp.), co czyni go niezawodnym nawet w środowiskach pomiarowych o wysokim stopniu agresywności.

©Endress+Hauser

©Endress+Hauser

W przyszłości firma Calcia planuje wdrożyć rozwiązanie Condition Monitoring (Monitorowanie stanu) firmy Endress+Hauser – nową usługę cyfrową, która zwiększa dostępność systemu analizy gazów procesowych na wlocie pieca. Monitoring Box to narzędzie cyfrowe służące do ciągłego monitorowania stanu urządzeń i instalacji, a także samej aplikacji. Kluczowe dane z podłączonych urządzeń są gromadzone przez bramkę, szyfrowane i przesyłane za pośrednictwem sieci komórkowej, sieci LAN lub Wi-Fi do bezpiecznego hosta w chmurze w celu dalszego przetwarzania.

Konserwacja bazująca na stanie zapewnia monitorowanie wszystkich istotnych parametrów stanu całego systemu, w tym analizatora gazu, systemu pobierania próbek oraz wszystkich urządzeń pomocniczych, takich jak układ chłodzenia wodą sondy do pobierania gazu czy sterownik programowalny (PLC).

Zgromadzone dane można przeglądać i analizować w aplikacji internetowej Condition Monitoring (Monitorowanie stanu). Istotne zmiany stanu urządzenia są stale monitorowane, co umożliwia personelowi odpowiedzialnemu za konserwację odpowiednią reakcję i zapewnia ciągłość pracy systemu. . Dzięki usłudze monitorowania stanu poprawia się dostępność i niezawodność sprzętu oraz możliwe jest zapobieganie nieplanowanym awariom i przestojom. Opcjonalnie, podłączone urządzenia mogą być również monitorowane w ramach umowy serwisowej przez Endress+Hauser.

Informacje te pozwalają na identyfikację problemów, zanim jeszcze wystąpią. Dla operatorów oznacza to dłuższy cykl eksploatacji systemu i szybszy zwrot z inwestycji. Ponadto rozwiązanie to umożliwia Endress+Hauser optymalizację konserwacji i możliwość natychmiastowego usuwania usterek, co ogranicza koszty podróży oraz czas pracy techników serwisu.

Z oszczędności tych korzysta bezpośrednio producent cementu. Dokładne zdalne kontrole poprawiają również jakość danych z systemów analitycznych. Usprawnienia te zwiększają ogólną efektywność konserwacji i mogą wydłużyć cykl eksploatacji maszyn.

Dzięki dobrym relacjom między firmami SICK i Calcia, a także wieloma innymi członkami Grupy Heidelberg Materials na całym świecie, w zakładzie w Couvrot został zamontowany na wlocie pieca system do analizy gazów procesowych SCPS3300. System składający się z sondy do pobierania próbek gazu SCP3000 oraz wieloskładnikowego analizatora gazów z technologią "hot-wet" MCS300P jest najbardziej optymalnym rozwiązaniem dla tej kluczowej i wymagającej aplikacji pomiarowej. Rozwiązanie to zostało również wdrożone w zakładach w Beaucaire i Airvault.