O processo de produção de cimento procura continuamente a inovação e a otimização. A introdução de um pré-aquecedor de forno de cimento de 7 fases levanta questões importantes. O que é que esta mudança significa? Que oportunidades e desafios trará para cimento empresas?
I. Vantagens do pré-aquecedor do forno de cimento de 7 fases
(A) Poupanças de energia significativas
O pré-aquecedor do forno de cimento de 7 fases aumenta a altura total de cerca de 105 metros num sistema de 5 fases para 135 metros. Este aumento de altura leva a uma maior eficiência energética. A temperatura de saída do primeiro estágio num pré-aquecedor de 5 estágios varia tipicamente de 310-330°C. Em contrapartida, um pré-aquecedor de 7 fases pode baixar esta temperatura para 180-200°C. Este ajuste reduz o consumo normal de carvão de 98-102 kg para menos de 90 kg. Para as empresas de cimento com elevados custos de carvão, isto representa uma valiosa medida de poupança de custos. Além disso, a utilização de menos carvão reduz as emissões de carbono, ajudando as empresas a cumprir as futuras normas ambientais.
(B) Melhoria da eficiência da separação
O pré-aquecedor do forno de cimento de 7 fases também apresenta uma melhor eficiência de separação em comparação com o sistema de 6 fases. Num pré-aquecedor de ciclone de 5 fases, a eficiência de separação da primeira fase é de cerca de 92%, atingindo apenas 95% na melhor das hipóteses. Esta ineficiência leva a uma perda significativa de matéria-prima. Em contrapartida, o sistema de 6 fases tem um consumo específico de material de cerca de 1,55 a 1,58. O pré-aquecedor de 7 fases pode melhorar este valor para um consumo de 1,49 a 1,52. Uma maior eficiência de separação reduz o consumo de energia e aumenta a eficiência global da produção.
(C) Apoio à combustão de combustíveis alternativos e às emissões ultra-baixas
Combustão optimizada de combustíveis alternativos: A fase adicional do pré-aquecedor permite uma melhor combustão dos combustíveis alternativos. Esta melhoria garante que estes combustíveis ardam mais completamente, maximizando a utilização de energia. Reduz igualmente o impacto sobre o equipamento SCR e o filtro de sacos, prolongando a sua vida útil.
Eficiência de emissões ultra-baixas melhorada: A elevada eficiência de recolha do pré-aquecedor de 7 fases afecta positivamente os sistemas SCR. Os gases de combustão estáveis e com baixa concentração de poeiras entram no sistema SCR, melhorando a eficiência do catalisador. Isto ajuda as empresas cimenteiras a atingir e manter objectivos de emissões ultra-baixas, cumprindo regulamentos ambientais mais rigorosos.
(D) Vantagens da conceção com baixa queda de pressão (novas linhas de produção)
As novas linhas de produção que utilizam pré-aquecedores de forno de cimento de 6 ou 7 fases beneficiam de um design de baixa queda de pressão. O sistema de pré-decomposição redesenhado minimiza a resistência. A queda de pressão de cada estágio pode ser controlada em 600-800 Pa. Quando a linha de produção atinge a taxa de alimentação projectada, a queda de pressão de saída do primeiro estágio permanece abaixo de 5500 Pa. Mesmo com uma sobreprodução de 20%, a queda de pressão pode manter-se abaixo dos 6500 Pa. Quedas de pressão mais baixas reduzem o consumo de energia dos ventiladores de alta temperatura e diminuem os custos operacionais a longo prazo.
(E) Benefícios da eliminação da torre de humidificação
A temperatura de saída mais baixa do pré-aquecedor de 7 fases permite a remoção da torre de humidificação. Esta mudança simplifica o processo e elimina a necessidade de operações de pulverização de água. Quando a caldeira de pré-aquecimento não está a funcionar, os operadores podem gerir a coletor de póA temperatura do sistema é eficaz. Esta redução do equipamento diminui os riscos de corrosão e melhora a fiabilidade do sistema.
II. Desafios do pré-aquecedor do forno de cimento de 7 fases
(A) Aumento dos custos e dificuldades de construção
A passagem de um pré-aquecedor de 5 fases para um de 7 fases aumenta os custos de investimento. As alturas mais elevadas da estrutura e do equipamento complicam a instalação. Esta complexidade requer mais recursos para o içamento do equipamento e para uma instalação precisa, levando a prazos de projeto mais longos e a uma maior pressão financeira.
(B) Impacto na secagem das matérias-primas
A temperatura mais baixa da primeira fase significa que a caldeira de pré-aquecimento da cauda do forno tem uma temperatura de entrada de cerca de 200°C e uma temperatura de saída tão baixa quanto 120°C. Se as matérias-primas tiverem um elevado teor de humidade, a fábrica pode ter dificuldades em atingir os objectivos de produção. Para satisfazer as necessidades de secagem, as empresas podem ter de aumentar a carga dos ventiladores de alta temperatura, aumentando o consumo de energia e afectando a estabilidade da produção.
(C) Redução da produção de eletricidade a partir de calor residual
A redução da temperatura dos gases de escape do forno conduz a uma diminuição da produção de calor residual. A temperatura desce de 35-40°C num sistema de 5 fases para 22-24°C por tonelada de clínquer num sistema de 7 fases. Embora o pré-aquecedor de 7 fases proporcione poupanças de energia, a redução da produção de calor residual significa um menor retorno da recuperação de energia. As empresas devem otimizar as suas estratégias de gestão de energia para encontrar novas fontes de energia.
(D) Desafios no controlo da temperatura dos gases de combustão
Para cumprir os requisitos ambientais, recolha de pó por saco é utilizado na cabeça e na cauda do forno. Se a caldeira de calor residual não puder funcionar em simultâneo, a produção máxima diária de um sistema de forno de 6 fases pode atingir apenas 60-70% da sua capacidade projectada. Mesmo com ajustes como pequenas correntes de ar ou camadas mais espessas, as temperaturas dos gases de combustão podem exceder os limites, arriscando danos nos filtros de mangas e aumentando os custos de manutenção.
(E) Elevados custos de modernização das antigas linhas de produção
Os fornos de cimento existentes enfrentam elevados custos de adaptação. Cada estágio de uma linha de produção antiga sofre tipicamente uma queda de pressão de cerca de 1200 Pa. A atualização para um pré-aquecedor de 7 fases requer modificações para conseguir uma conceção de baixa queda de pressão. Se as empresas acrescentarem uma fase sem actualizarem o coletor de poeiras, a resistência do sistema aumentará, fazendo disparar os custos operacionais.
III. Conclusão e perspectivas
Em resumo, o pré-aquecedor de forno de cimento de 7 fases oferece vantagens significativas na redução do consumo de energia, melhorando a eficiência da separação, apoiando aplicações de combustíveis alternativos e atingindo emissões ultra-baixas. No entanto, também apresenta desafios, incluindo elevados custos de construção e impactos na secagem de matérias-primas e na produção de energia térmica residual.
Para novas linhas de produção, é aconselhável adotar o design de baixa queda de pressão dos pré-aquecedores de 6 ou 7 estágios. Esta escolha permite que as empresas beneficiem dos avanços tecnológicos, evitando complicações e aumentos de custos. Para as empresas de linhas de produção existentes que estão a considerar uma atualização, é essencial uma avaliação exaustiva das condições de produção, dos custos de energia, dos requisitos ambientais e dos orçamentos para tomar decisões informadas.
À medida que a indústria do cimento avança e enfrenta requisitos ambientais mais rigorosos, é provável que o pré-aquecedor de 7 fases consiga mais avanços.
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