Un componente estratégico para un rendimiento optimo Bernard SEEMANN SELLOS DE HORNO Un componente estratégico para un rendimiento optimo Bernard SEEMANN

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Los sellos de horno UN COMPONENTE ESTATEGICO PARA: LA OPTIMIZACION DEL CONSUMO DE ENERGIA, PARA EL CONTROL DEL HORNO, Ing. Bernard SEEMANN, Sales Área manager, América Latina

perdida de energía + capacidad de producción Sellos ineficientes = perdida de energía + capacidad de producción Sello de entrada Presión atmosférica Harina Depresión Gases Gases calientes reemplazados por Aire falso frio

perdida de energía + de capacidad de producción Sellos ineficientes = perdida de energía + de capacidad de producción Presión atmosférica Depresión Aire secundario caliente reemplazado por Aire Falso frio Clinker Enfriador Sello de descarga

Sello ideal: el objetivo TECNOLOGÍAS Y EFICACIA Tecnologías tradicionales Efecto del calor = disminución de la hermeticidad con el tiempo por efecto de la alta temperatura Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Años + 100 % Mantenimiento Eficiencia Sello ideal: el objetivo Hermeticidad constante con el tiempo Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Años + 100 % Mantenimiento: Cambio de la placas Eficiencia

LOS IMPACTOS DE UN SELLO INEFICIENTE $ $ $ $ $ $ Presión inestable $ $ $ Desgaste mecánico debido al Polvo $ $ $ Exceso consumo eléctrico ID FAN $ $ $ Capacidad de Producción reducida Aumento de consumo de combustible

Sello de descarga : Ø 4 metros SELLO INEFICIENTE = PERDIDA DE ENERGIA COSTO EN DOLARES US Presión a la descarga del horno en mm H20 Sello de descarga : Ø 4 metros Temperatura aire Secundario : 900°C Coste energía : 0,01 US$/1000 KCal

Sello de entrada : Ø 4 metros SELLO INEFICIENTE = PERDIDA DE ENERGIA COSTO EN DOLARES US Presión a la entrada del horno en mm H20 Sello de entrada : Ø 4 metros Temperatura en la caperuza: 1000°C Coste energía : 0,01 US$/1000 KCal

perdida de energía y de capacidad de producción Sellos ineficientes = perdida de energía y de capacidad de producción ITECA propone un método de calculo de ahorro de combustible Objetivo: Calcular la perdida de energía  Estimar el caudal de aire falso m3/s m² m/s Donde la velocidad del aire es función de la presión:  Calcular el ahorro de energía con la formula (remplazar 1000°C y 30°C por los valores reales de la planta) : Kcal/s Densidad Aire kg/m3 m3/s °C kcal/kg.°C Calor especifico aire  Usando el costo de combustible, calcular el valor de ahorro en dinero Incluir en el costo de combustible los costos de preparación y almacenaje Por ejemplo: 1 000 Kcal = 0,01 US $

Sello de horno con placas de grafito ITECA OBJECTIVOS DEL SELLO Asegurar una hermeticidad suficiente entre la parte fija y la parte móvil para impedir las entradas de aire falso y las salidas de gases calientes Tener una hermeticidad contante que nos disminuya con el tiempo (años) Mejorar la estabilidad de las presiones en el horno Poder instalarse en hornos existentes sin modificar la virola o la cámara de entrada (o caperuza) Limitar el mantenimiento al mínimo Mejorar el enfriamiento de las placas de Nose Ring.

Sello de entrada Diseño Bloques de grafito refrigerados por aire Polvos en exeso se evacuan por una tolva

Conducto de enfriamiento Sello de entrada Diseño Conducto de enfriamiento Placas de Grafito Entrada de horno Pista deslizante Virola Horno Doble valvula Cable Las placas de grafito forman una barrera estática entre la cámara de entrada y una pista deslizante circular que gira con el horno

Sello de descarga Diseño Horno Placa Nose ring Pista deslizante Placa de grafito Cable T° sensor Sistema de enfriamiento de seguridad (ventilador + válvula) Sistema de enfriamiento de la placas de Nose ring Horno Falsa virola Pista deslizante

Sellos de entrada 2010 2013

LOS IMPACTOS SOBRE EL PROCESO CASO REAL 1 LOS IMPACTOS SOBRE EL PROCESO ANTES (15/11 a 15/12) DESPUES (18/3 a 15/4) Alimentación horno 262.8 T/h 272.0 T/h Temperatura caperuza 1112°C 1170°C Carbón quemador 6,19 T/h 5,87 T/h Carbón quemador Precalcinador 11.40 T/h 11.37 T/h ID Fan (Exhaustor) 902 RPM 880 RPM La eficiencia del sello de entrada puede ser claramente demostrada: Velocidad de giro del exhaustor mas baja por un nivel de producción mayor con la misma alimentación del quemador del precalcinador en carbón (no hay aire falso) La eficiencia del nuevo sello de salida puede ser claramente demostrada: Temperaturas más altas en la caperuza con una alimentación menor de carbón y una producción mayor (no hay aire falso)

Caso real 2 Sello de Entrada 2013 2011

LOS IMPACTOS SOBRE EL PROCESO CASO REAL 2 LOS IMPACTOS SOBRE EL PROCESO ANTES (15/11 a 15/12) DESPUES (18/3 a 15/4) 21 Enero 2013 Alimentación horno 262.8 T/h 272.0 T/h 282.3 T/h Temperatura caperuza 1112°C 1170°C 1171°C Carbón quemador 6,19 T/h 5,87 T/h 5.62 T/h Carbón Precalcinador 11.40 T/h 11.37 T/h 11.83 T/h ID Fan 902 RPM 880 RPM 893 RPM Consumo total de carbón (Kg Carbón/ton de KF) 66.93 63.22 61.81 DESPUES DE UN AÑO EN OPERACION, LOS SELLOS SE QUEDAN ESTANCOS IGUAL Y ADEMAS LOS AHORROS INCREMENTARON

Casos reales Sellos de descarga 2010 2013

LOS IMPACTOS SOBRE EL PROCESO CASO REAL 3 LOS IMPACTOS SOBRE EL PROCESO ANTES (1-12/8/2012) DESPUES (11-24/9/2012) Alimentación horno 268 T/h Temperatura caperuza 910°C 918°C Carbón quemador 6,51 T/h 5,8 T/h Carbón Precalcinador 13,3 T/h 12,8 T/h O2 después pre-calentador 4,2% 3,8% ID Fan 1380 Kw/h 1359 Kw/h La eficiencia del sello de entrada puede ser claramente demostrada: Velocidad de giro del exhaustor mas baja por un nivel de producción mayor con la misma alimentación del quemador del precalcinador en carbón (no hay aire falso) La eficiencia del nuevo sello de salida puede ser claramente demostrada: Temperaturas más altas en la caperuza con una alimentación menor de carbón y una producción mayor (no hay aire falso)

CASO REAL 3 CALCULO DE AHORRO Sello de descarga Usando de la misma base de 268 T/h de alimentacion de crudo por hora, el ahorro es : Ahorro de carbon : (13,3 + 6,51) – (12,8+5,8) = 1,21 T/h Ahorro de energia electrica : 1380 – 1359+90 = 21 Kwh Suposición : Costo carbon : 60 Euros/ton (a confirmar) Costo Energia electrica : 0,04 Euros/kwh (a confirmar) Por lo tanto = 73.4 Euros/h o al rededor de 530,000 Euros / año (690 k$) (Por 300 dias de Producción al año y year and suponiendo que los beneficios son constantes todo el año, quizá no es el caso)

CASO REAL 4 SELLOS DE DESCARGA 2010 2013

UNA EFICIENCIA DE VARIOS AÑOS 4 años de producción Ya 13 años de producción 

PROTECCION DE LAS PARTES MECANICAS El polvo de clinker abrasivo daña a las partes mecánicas: Llantas, rodamientos, etc

material auto lubricante Sello de horno Las Placas de Grafito Grafito = material auto lubricante Vida útil de las placas de grafito: desde 4 hasta 8 años Desgaste anual: aproximadamente 10 a 20 mm Desgaste máximo admitido : 100 mm

Sello de horno Placas de grafito Las placas de grafito se montan simétricamente y se traslapan para aumentar la estanquidad En la parte alta, un inserto metálico con ranura, protegen los cables del desgaste El desgaste natural de la placas asegura una estanquidad siempre eficiente  impedir entrada de aire falso = ahorro de combustible Y  Mejora la estabilidad de la presión = mas producción

Expansión y desplazamiento axial del horno Placas de grafito Pista deslizante Compensación de deformaciones, excentricidad, efecto “banana”, etc Mantenimiento anual: Cambio de los dos cables de contra peso

Sello de horno ITECA Beneficios El sello se adapta a cualquier tipo de horno existente y se instala fácilmente El sello absorba las deformaciones de rotación, radiales o axiales El sello absorba los defectos de rotación del horno El sello absorba la expansión del horno Genera un ahorro significante de energía La estanquidad de este sello no solo impide las entradas de aire falso (lo que resulta en sustanciales economías de energía ) sino también permite mejorar mucho la estabilidad de las presiones en el horno y consecuentemente aumentar la producción. La estanquidad del sello aumenta la duración de la partes mecánicas del horno Mantenimiento muy limitado Amortización típica: 6 a 18 meses

Sello de horno con placas de grafito REFERENCIAS 98 % 98% de los sellos ITECA con placas de grafito instalados desde 30 años están todavía en producción Costo de propiedad bajo. Se cambian las placas antes de tener un sello ineficiente: limite de desgaste de la placas conocido Mantenimiento preventivo

Años sirviendo el proceso Años sirviendo el lucro

Muestreo y análisis de gas en la entrada del horno: comprobar la eficiencia del sello Medición del oxigeno antes y después el sello

Muestreo y análisis de gas en la entrada del horno: interés CO Los gases los mas importantes de monitorear por el control del horno son: Oxígeno : muy bajo combustible no se quema bien  PERDIDA DE ENERGIA muy alto  posible de incrementar la alimentación de combustible y de harina, por lo tanto: posibilidad de incrementar la producción 1% de disminución en O2 corresponde a 5% de aumento de Producción Eficiencia de los sellos CO : se crea en la llama, cuando no se quema correctamente Peligroso, toxico, perdida de energía (combustión incompleta)  

Monitoreo de los gases en al entrada del horno NOx NOx : Este gas se crea en la llama. Superficie de llama T°  NOx creacion NOx = indicador de temperatura de la zona de clinkerización en el horno NOx = indicador de la calidad del clinker producido.   La monitorización continua de estos gases proporciona una gran cantidad de información valiosa sobre el funcionamiento y la optimización del horno.

Mas informaciones? Preguntas? bernard.seemann@iteca.fr www.iteca.fr