Calcia boostar klinkerbränningsprocessen med ugnsinloppssystem

Den huvudsakliga uppgiften för processgasanalysatorer vid roterugnsinloppen i cementanläggningar är följande:

• Mäta processgasens sammansättning i ugnens roterande del

• Kontrollera halten överflödig luft (O₂) vid ugnens inlopp

• Kontrollera kolmonoxidkoncentrationen (CO) och dess förbränningskvalitet

• Övervaka koncentrationerna av kvävemonoxid och kvävedioxidför kontroll av utsläpp och temperatur

• Övervakna flyktiga svavelföreningar (svaveldioxid (SO₂))

• Överföring av information om koncentrationerna av ovannämnda gaser för brännarkontroll, justering av bränsle- och råvarublandningar samt processgasstyrning.

Utöver dessa funktioner har andra kunder dragit nytta av analyssystemets förmåga att ge insikt i den interna klorcykeln genom att mäta koncentrationen av väteklorid (HCl) i ugnen, vilket hjälper anläggningsoperatörer att minska blockeringsproblem orsakade av hög klorflyktighet. Dessutom är denna information användbar för att begränsa volymflödet av klorbypassgas och därmed hålla utsläppen av väteklorid låga.

Att mäta i tuffa miljöer med dammkoncentrationer på upp till 2 000 gram per kubikmeter (g/m3) och temperaturer som närmar sig 1 400 °C är en utmaning, men gasprovtagningsgivaren SCP3000 för höga temperaturer, med sin vattenkylda givare och mycket effektiva självrengörande funktion, är en pålitlig lösning för gasprovtagning vid ugnsinloppet. Tack vare sin speciella design och högtrycksspolningssystem förhindras igensättning av givaren, även vid användning i ugnsgaser med hög dammhalt och innehållande stora mängder klor- och svavelföreningar. Det optimerade och förstärkta gasinloppet vid givaren är monterat i en vinkel mot gasflödet, vilket minimerar direkt inträngning av damm och partiklar i provtagningssystemet. Detta skyddar det mycket korrosionsbeständiga givarröret, som finns i längder från 2,5 till 4 meter, från nötning och igensättning.

Endress+Hauser är en av få leverantörer som erbjuder kompletta lösningar med gasutvinningsgivare och analysatorer. Dessutom har de den längsta erfarenheten av gasanalysatorer vid inloppet till cementugnar, baserade på varm-våt mätteknik.  Med gasanalysatorn MCS300P HW för flera komponenter och dess icke-dispersiva infraröda (IR) fotometer, kan cementproducenter mäta upp till sex aktiva gaskomponenter på IR-skalan, plus syrgas. För ugnsinlopp är analyssystemet normalt konfigurerat för att mäta alla förbränningsrelaterade gaskomponenter såsom syrgas, kolmonoxid, metan (om naturgas används), kvävemonoxid, koldioxid och processparametrar som svaveldioxid, väteklorid och ammoniak. Tack vare varm-våt mätteknik värms gaskanalen upp helt från provtagningsgivaren till gasanalysatorn. Detta innebär att de utvunna gaserna alltid befinner sig ovanför daggpunkten och därmed reducerar riskerna som är kopplade till kondensat, såsom syrakorrosion eller igensatta rör. Eftersom gasprovet inte kyls kan även vattenlösliga komponenter som ammoniak,väteklorid och svaveldioxidmätas med en enda cell och utan gasbehandling eller beräkning. Dessutom kräver inte SICKs varm-våta teknik några ytterligare gaskylare, speciella syrafilter, vattenlås eller doseringssystem för kväveperoxid för att avlägsna frätande svaveldioxidfrån processgasen. Detta reducerar underhållsarbetena och mängden förbrukningsartiklar.

Kombinationen av gasutvinningsgivaren SCP3000 för höga temperaturer och analysatorn MCS300P för flera komponenter i varm-våta gaser gör det möjligt att klara utmaningarna med mätning av gaser vid ugnsinloppet i cementfabriker, oberoende av höga gastemperaturer, höga dammkoncentrationer eller frätande gaser, utan behov av avancerade och underhållskrävande provförbehandlingssystem. De automatiserade självrengörings- och självjusteringsfunktionerna i analyssystemet säkerställer hög tillgänglighet och resulterar i betydligt lägre driftskostnader än konventionella system baserade på kall-torr mätteknik, där gasprovberedningen tenderar att vara mycket komplex och svår att underhålla. Som en följd av detta kan driftkostnaderna för varm-våt mätteknik vara upp till 40 % lägre än för system baserade på kall-torr mätteknik. Systemet är optimerat för användning med svåra bränslen med hög svavelhalt (t.ex. petroleumkoks) och alternativa bränslen (däck, RDF, oljor, träflis, medicinskt avfall osv.), vilket gör det tillförlitligt även vid användning i mycket aggressiva mätmiljöer.

©Endress+Hauser

©Endress+Hauser

I framtiden planerar Calcia att implementera Endress+Hausers lösning Condition Monitoring, en ny digital tjänst som ökar tillgängligheten för processgasanalyssystemet vid ugnsinloppet. Monitoring Box är en digital lösning för kontinuerlig övervakning av statusen för enheter och anläggningar, samt för själva applikationen. Viktiga data från anslutna enheter samlas in av gatewayen, krypteras och skickas sedan via mobilt nätverk, LAN eller wifi till en säker molnvärd för vidare behandling.

Tillståndsbaserat underhåll övervakar alla viktiga parametrar som indikerar statusen för hela systemet – inklusive gasanalysatorerna, provtagningssystemet och all tilläggsutrustning som det vattenkylda systemet för kylning av gasutvinningsgivarens rör eller det programmerbara styrsystemet.

Dessa insamlade data kan visas och utvärderas i webbappen ”Condition Monitoring”. Betydande förändringar i enhetens status övervakas, vilket gör det möjligt för underhållspersonalen att ingripa i tid och säkerställa systemets tillgänglighet. På så sätt förbättrar tjänsten ”Condition Monitoring” utrustningens tillgänglighet och tillförlitlighet, samtidigt som den hjälper till att förhindra oplanerade haverier och driftstopp. Som tillval kan anslutna enheter dessutom övervakas av Endress+Hauser inom ramarna för ett serviceavtal.

Denna information gör det möjligt att identifiera problem redan innan de inträffar. För de driftansvariga innebär detta i praktiken en längre systemlivscykel och snabbare avkastning på investeringen. Dessutom gör denna lösning det möjligt för Endress+Hauser att optimera underhållet och säkerställa omedelbar felsökning, vilket reducerar resekostnaderna och arbetstimmarna för underhållstekniker.

Dessa besparingar kan överföras direkt till cementproducenten. Noggranna kontroller på distans förbättrar också kvaliteten på data från analyssystemen. Dessa förbättringar ökar den totala underhållseffektiviteten och förlänger maskinernas livscykel.

Tack vare den goda relationen mellan SICK och Calcia, liksom många andra medlemmar i Heidelberg Materials-koncernen globalt, har anläggningen i Couvrot utrustats med processgasanalyssystemet SCPS3300 vid ugnsinloppet. Systemet består av en gasutvinningsgivare av typen SCP3000 och en varm-våt extraktiv flerkomponentsgasanalysator av typen MCS300P, vilket är den bäst lämpade lösningen för denna viktiga och krävande mätapplikation. Anläggningarna i Beaucaire och Airvault har också installerat denna lösning.