Procesos y equipos
Cemento y concreto
- Video:Horno FLSmidth ROTAX-2
- Fuente:FLSmitdth.
The impact of staged combustion on the operation of a precalciner cement kiln
El impacto de la combustión escalonada sobre la operación de un horno precalcinador de cemento
En esta investigación se analizó el impacto de la combustión escalonada (staged combustion) sobre la operación de un horno precalcinador de cemento. La base del estudio fue el modelado matemático y experimentos a gran escala en la planta Norcem (Brevik, Noruega). El objetivo principal fue caracterizar y explicar las perturbaciones operativas relacionadas con la aplicación de combustibles sólidos alternativos en la combustión escalonada, así como tomar medidas frente a dichas perturbaciones.
Se implementó en Matlab® un balance de masa y energía de un sistema de horno precalcinador de cemento llamado Mebcem, el cual se empleó como herramienta de análisis del sistema del horno, planeación de experimentos e interpretación de datos experimentales. Se calibró y se validó el balance de masa por medio del procesamiento de datos recolectado durante los ensayos. Experimentos a gran escala usando plástico como combustible de reburning en la entrada del horno demostraron un potencial de reducción de NOx de cerca de 40%. No obstante, también se experimentaron perturbaciones operativas relacionadas con una alteración de los ciclos internos de material en el sistema del horno. Para ser capaz de analizar la química del azufre en la entrada del horno, se implementó en Matlab® un programa llamado Seacem para calcular el equilibrio termodinámico. El análisis termodinámico, apoyado por análisis termogravimétricos, indicó que el contacto entre el combustible, el alimento precalcinado y el gas del horno provocaba las perturbaciones operativas. Además, los cálculos CFD realizados con Fluent® y los experimentos en laboratorio ―llevados a cabo para determinar la velocidad de incorporación de diversos combustibles alternativos― demostraron que, en el sistema de horno estudiado, dicho contacto es difícil de evitar. Basándose en estos hallazgos, se sugirió un mecanismo que explicara el fenómeno observado en los experimentos; asimismo, se prescribió una relocalización del punto de alimentación de los combustibles alternativos.
Este documento es una tesis doctoral preparada por Lars-André Tokheim para optar por su título en el Department of Technology del Telemark University College (Porsgrunn, Noruega, 1999). Se encuentra alojado en el portal del Telemark Open Research Archive TEORA, repositorio digital que contiene la producción académica e intelectual de esta institución noruega.
Improved cement quality and grinding efficiency by means of closed mill circuit modelling
Calidad mejorada de cemento y eficiencia de molienda por medio de un modelamiento de circuito cerrado de molienda
La molienda de clinker es la última etapa y la más consumidora de energía en el proceso de fabricación de cemento. Durante esta fase, el tamaño de las partículas de clinker se reduce sustancialmente para generar cierto nivel de fineza, el cual tiene influencia directa en las características de desempeño del producto, tales como la velocidad de hidratación, la demanda de agua, el desarrollo de la resistencia, entre otros.
En esta investigación se formularon objetivos de la molienda que articulan los requerimientos energéticos y de fineza con base en una revisión del estado del arte de la molienda de clinker y simulación numérica realizada con la teoría de cadena de Markov. La revisión de la literatura reveló que tanto la superficie del producto final como la forma de su distribución de tamaño de partícula (particle size distribution, PSD) son responsables por las características de desempeño del cemento. Mientras que es factible diseñar el PSD deseado en el laboratorio, las recomendaciones específicas del proceso a nivel industrial no se encuentran disponibles. Basándose en el principio de balance de población y la representación estocástica del movimiento de partícula dentro del sistema de molienda, se introdujo el modelo de cadena de Markov para el circuito consistente en un molino de bolas y un separador de alta eficiencia a través de las matrices de molienda y clasificación. La matriz de molienda se calculó usando las funciones de selección y ruptura, mientras que la matriz de clasificación se estableció a partir de la curva Tromp del separador. Se usaron los resultados de los experimentos de campo llevados a cabo como una planta piloto de cemento para definir los parámetros del modelo.
Este documento es la disertación preparada por Gleb Gennadievich Mejeoumov para obtener su título de Doctor of Philosophy en la Texas A&M University (College Station, TX, Estados Unidos, 2007). Se encuentra alojado en el portal del Texas A&M Digital Repository, biblioteca virtual que almacena y proporciona acceso a la producción académica y científica de esta institución estadounidense.
