Calcia verbetert klinkerbrandproces met inlaatsysteem voor oven

De belangrijkste taken van procesgasanalyzers bij de inlaat van de oven in cementfabrieken zijn als volgt:

• Het meten van de samenstelling van het procesgas in het roterende deel van de oven

• Het regelen van de verhouding van de overmaat aan lucht (O₂) bij de inlaat van de oven

• Het regelen van de koolmonoxide (CO)-concentratie en de verbrandingskwaliteit

• Het monitoren van de NO- en NO₂-concentratie voor emissiebeheer en temperatuurregeling

• Het monitoren van vluchtige zwavelverbindingen (SO₂)

• Het doorgeven van informatie over de concentraties van de bovengenoemde gassen ten behoeve van de regeling van de branders, de afstelling van het brandstof- en grondstofmengsel en de regeling van het procesgas.

Naast deze functies hebben andere klanten geprofiteerd van het vermogen van het analysesysteem om inzicht te verschaffen in de interne chloorcyclus door de concentratie van waterstofchloride (HCl) in de oven te meten, waardoor exploitanten van installaties verstoppingsproblemen als gevolg van een hoge chloorvluchtigheid kunnen verminderen. Bovendien is deze informatie nuttig om de volumestroom van het chloor-bypassgas te beperken en zo de HCl-uitstoot laag te houden.

Het uitvoeren van metingen in veeleisende omgevingen met stofconcentraties tot 2000 gram per kubieke meter (g/m³) en temperaturen die oplopen tot bijna 1400 °C is een uitdaging, maar de gasbemonsteringssonde SCP3000 voor hoge temperaturen, met zijn watergekoelde sonde en uiterst effectieve zelfreinigingsfunctie, biedt een betrouwbare oplossing voor gasbemonstering bij de inlaat van de oven. Dankzij het speciale ontwerp en het hogedruk-terugspoelsysteem wordt verstopping van de sonde voorkomen, zelfs bij gebruik in ovengassen met een hoog stofgehalte en die grote hoeveelheden chloor- en zwavelverbindingen bevatten. De geoptimaliseerde en versterkte gasinlaat bij de sonde is onder een hoek gemonteerd die tegengesteld is aan de gasstroom, waardoor het binnendringen van stof en deeltjes in het bemonsteringssysteem tot een minimum wordt beperkt. Dit beschermt de uiterst corrosiebestendige sondebuis, verkrijgbaar in lengtes van 2,5 tot 4 meter, tegen slijtage en verstopping.

Endress+Hauser is een van de weinige leveranciers die complete oplossingen voor gasafzuigsondes en analyzers aanbiedt. Bovendien heeft het bedrijf veel ervaring met gasanalyzers die bij de inlaat van cementovens zijn geïnstalleerd en die op de hot-wet-meettechnologie zijn gebaseerd. Met de multicomponentgasanalyzer MCS300P HW en de bijbehorende niet-dispersieve infrarood (IR)-fotometer kunnen cementproducenten tot zes actieve gascomponenten in het IR-bereik meten, plus zuurstof. Voor toepassingen bij de inlaat van een oven wordt het analysesysteem doorgaans zo geconfigureerd dat het alle verbrandingsgerelateerde gascomponenten meet, zoals O₂, CO, CH₄ (indien aardgas wordt gebruikt), NO en CO₂, evenals procesparameters als SO₂, HCl en NH₃. Dankzij de hot-wet-meettechnologie wordt het gastraject volledig verwarmd, van de bemonsteringssonde tot aan de gasanalyzer. Dit betekent dat de afgezogen gassen altijd boven het dauwpunt blijven, waardoor de risico’s die gepaard gaan met condens, zoals zuurcorrosie of verstoppingen in leidingen, worden beperkt. Aangezien het gasmonster niet wordt gekoeld, kunnen zelfs in water oplosbare componenten, zoals NH₃, HCl en SO₂, met één enkele cel worden gemeten, zonder dat er gasvoorbehandeling of berekeningen nodig zijn. Bovendien zijn bij de hot-wet-technologie van SICK geen extra gaskoelers, speciale zuurfilters, waterafscheiders of doseersystemen voor waterstofperoxide nodig om corrosief SO₂ uit het procesgas te verwijderen. Dit vermindert de onderhoudsinspanningen en het verbruik van verbruiksartikelen.

De combinatie van de gasbemonsteringssonde SCP3000 en de multicomponentgasanalyzer MCS300P maakt het mogelijk om de uitdagingen van het meten van gassen bij de inlaat van de oven in cementfabrieken het hoofd te bieden, ongeacht hoge gastemperaturen, hoge stofconcentraties of corrosieve gassen, zonder dat er complexe en onderhoudsintensieve monstervoorbehandelingssystemen nodig zijn. De automatische zelfreinigings- en zelfinstelfunctie van het analysesysteem garanderen een hoge beschikbaarheid en leiden tot aanzienlijk lagere operationele kosten dan bij conventionele systemen die gebruikmaken van cold-dry-meettechnologie, waarbij de voorbereiding van het gasmonster doorgaans zeer complex is. Daardoor kunnen de operationele kosten van de hot-wet-meettechnologie tot wel 40% lager liggen dan die van systemen die gebruikmaken van de cold-dry-meettechnologie. Het systeem is uitermate geschikt voor lastige brandstoffen met een hoog zwavelgehalte (bijv. petroleumcokes) en alternatieve brandstoffen (banden, RDF, oliën, houtsnippers, medisch afval, enz.), waardoor het zelfs in zeer agressieve meetomgevingen betrouwbaar blijft.

©Endress+Hauser

©Endress+Hauser

In de toekomst is Calcia van plan om de Condition Monitoring-oplossing van Endress+Hauser te implementeren, een nieuwe digitale service die de beschikbaarheid van het procesgasanalysesysteem bij de inlaat van de oven verhoogt. Monitoring Box is een digitale oplossing voor het continu bewaken van de status van instrumenten en installaties alsmede de toepassing zelf. Belangrijke gegevens van aangesloten instrumenten worden door de gateway verzameld, versleuteld en via het mobiele netwerk, LAN of wifi naar een beveiligde cloudhost verzonden voor verdere verwerking.

Bij condition-based onderhoud worden alle essentiële parameters gemonitord die de staat van het gehele systeem aangeven – waaronder de gasanalyzer, het bemonsteringssysteem en alle hulpapparatuur, zoals het watergekoelde koelsysteem voor de gasafzuigsonde of de programmeerbare logische controller.

Deze verzamelde gegevens kunnen worden bekeken en geanalyseerd in de Condition Monitoring-webapplicatie. Er wordt gelet op belangrijke veranderingen in de toestand van de instrumenten, zodat onderhoudspersoneel tijdig kan ingrijpen en de beschikbaarheid van het systeem kan waarborgen. Op deze manier zorgt de Condition Monitoring-service voor een betere beschikbaarheid en betrouwbaarheid van de instrumenten en helpt het onvoorziene storingen en downtime te voorkomen. Indien gewenst kunnen aangesloten instrumenten ook door Endress+Hauser worden bewaakt in het kader van een servicecontract.

Dankzij deze informatie kunnen problemen worden opgespoord voordat ze zich voordoen. Voor bedrijven betekent dit een langere levensduur van het systeem en een sneller rendement op de investering. Bovendien stelt deze oplossing Endress+Hauser in staat het onderhoud te optimaliseren en problemen direct op te lossen, waardoor de reiskosten en de werktijd van onderhoudstechnici worden verminderd.

Deze besparingen worden rechtstreeks doorberekend aan de cementproducent. Grondige controles op afstand verbeteren ook de kwaliteit van de gegevens uit analysesystemen. Deze verbeteringen verhogen de algehele onderhoudsefficiëntie en kunnen de levensduur van machines verlengen.

Dankzij de goede relatie tussen SICK en Calcia, evenals vele andere leden van de Heidelberg Materials Group wereldwijd, is in de fabriek in Couvrot het procesgasanalysesysteem SCPS3300 bij de inlaat van de oven geïnstalleerd, bestaande uit een gasafzuigsonde SCP3000 en een multicomponentgasanalyzer MCS300P voor hot-wet-extractie – de meest geschikte oplossing voor deze essentiële en veeleisende meettoepassing. Ook bij de vestigingen in Beaucaire en Airvault is deze oplossing geïnstalleerd.