ESTUDO DE CASO: USO DO VALOR DE CAL LIVRE PARA OTIMIZAÇÃO FABRICA SRMG ARIZONA USA

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1 ESTUDO DE CASO: USO DO VALOR DE CAL LIVRE PARA OTIMIZAÇÃO FABRICA SRMG ARIZONA USA Eng. Bernard SEEMANN, Gerente comercial Latino América Iteca Socadei

2 Lições aprendidas com a instalação de um analisador de cal livre «At Line» para controlar e otimizar a operação do forno de cimento Apresentado por: 6 SEMINARIO SEMTEC CURITIBA JUNHO 2019 BRASIL

3 Controle do Clinker SRMG (Salt River Materials Group) tem uma linha operando a 2800 TPD de clinker com Pre-calcinador em Arizona

4 Controle do Clinker Decisão foi tomada cedo em 2016 de instalar um analisador de clinker automático de alta freqüência de medição Duas soluções diferentes foram comparadas: Analisador automatizado XRD Analisador de cal livre em linha utilizando a medição de condutividade depois da extração no glicol

5 Controle do Clinker Analise de cal livre vs. XRD Desvio padrão típico do analisador XRD incluindo a preparação: 0,2 Erro na medição a 95% 2σ = ± 0,4 Desvio padrão do analisador em linha incluído moagem: <0,03 Erro na medição a 95% 2σ = ± 0,06 Resultados do teste de repetibilidade do analisador de cal livre

6 Controle do Clinker Analise de cal livre vs. XRD A faixa de erro de medição usando XRD é muito grande para acompanhar as mudanças no processo Dados de Cal livre atual do analisador Faixa de Erro analisador de cal livre com preparação de amostra Faixa de Erro em XRD com preparação de amostra

7 Controle do Clinker Analise de cal livre vs. XRD O custo das duas soluções também foram comparadas incluindo: Amostrador automático de clinker Transporte automático do sistema de transporte Preparação da amostra dedicada para conseguir a freqüência requerida Analisadores XRD e cal livre O analisador de cal livre estava mais econômico 6 SEMTEC CURITIBA JUNHO 2019

8 Controle do Clinker Escolha da localização do amostrador de clinquer Duas posições foram avaliadas: na descarga do resfriador e na descarga do forno A descarga do forno foi escolhida O resultado é obtido com muito mais rapidez, para controlar melhor as mudanças de processo no forno A amostra não contém colagem, sendo mais representativa das condições reais do processo no forno Capacidade de pegar um problema de qualidade e tomar ações corretivas antes mesmo de o clinquer deixar o cooler, então nenhum clinquer ruim é enviado

9 Controle do Clinker Layout do Projeto Amostrador de Clinker Transporte da amostra de Clinker Analisador de cal livre

10 Controle do Clinker Localização do amostrador de Clinker Linha central de descarga do forno Abertura para amostrador na parede do resfriador

11 O Controle do Clinker PROCESSO QUALIDADE ANALISADOR DE CAL LIVRE

12 Controle do Clinker Amostrador de Clinker foi montado final de 2016

13 Controle do Clinker Analisador instalado no cais de apoio ao forno

14 Controle do Clinker Estação de recepção da amostra de Clinker instalada no teto do analisador

15 Controle do Clinker Analisador de cal livre com preparação da amostra (moinho na esquerda) e células de análise

16 Controle do Clinker Os dados da análise de cal livre são transferidos diretamente para a CCR a cada 20 minutos

17 Cal Livre e Dados do Processo

18 Cal Livre e Dados do Processo Temperatura 5 nível Alimentação do forno Nox saída do forno Alimentação combustível forno Ampéres forno Cal livre %

19 Cal Livre e Dados do Processo Alimentação do forno estável valores de cal livre controladas Mas NOx, Amps forno e T dados são erráticos

20 Cal Livre e Dados do Processo A alimentação do forno é aumentada A alimentação de combustível é aumentada

21 Cal Livre e Dados do Processo O operador imediatamente toma medidas para diminuir a alimentação do forno e aumentar alimentação de combustível Um aumento significativo de cal livre no Clinker é detectado e reportado em tempo quase real ao operador do forno

22 Cal Livre e Dados do Processo O operador continua de ajustar a alimentação do forno E de combustível de modo a voltar a controlar o forno, utilizando os dados de cal livre que estão disponíveis sem atrasos e com elevada freqüência

23 Cal Livre e Dados do Processo O operador continua de ajustar a alimentação do forno E de combustível Para estabilizar o forno utilizando o valor de cal livre

24 Cal Livre e Dados do Processo O forno é trazido de volta sob controle em menos de 40 minutos As leituras de NOx e temperatura são totalmente não confiáveis Os dados de cal livre em tempo quase real foram usados pelo operador do forno para rapidamente colocar o forno de volta sob controle.

25 Cal Livre e Dados do Processo As ampères, o parâmetro mais usado para o controle de fornos, são tipicamente afetadas por acúmulos no forno, e são indicadores muito lentos de mudanças do teor de cal livre. A medição da temperatura da zona de combustão pode ser influenciada por uma mudança na concentração de poeira ou um acúmulo entre o pirômetro que está sendo medida e a zona de clinquerização A precisão do NOx pode ser influenciada pela confiabilidade do sistema de amostragem de gás na extremidade traseira do forno ou devido à purga de ar (para limpar a sonda de amostragem de gás), como pode ser visto no gráfico nas flutuações do gráfico de NOx. A Tendência de cal livre é o dado operacional mais confiável para ajudar a controlar o processo do forno

26 Comparação Dados do Processo Maio 2018 ECS/Plant Guide TIME <ECS Tag> Kiln Feed WS-404 FT309 Kiln Amps IT406A Free Lime Analyzer FLA_RES1_D B Kiln NOx ppm AIT402C <Unit Value> : :00 200,69 57,6 1, , : :00 200,69 58,0 1, , : :00 200,69 51,8 1, , : :00 200,69 55,2 1, , : :00 200,69 55,4 0, , : :00 200,69 55,5 1, , : :00 200,69 56,7 1, , : :00 200,69 59,3 1, , : :00 200,69 59,3 1, , : :00 198,52 58,1 1, , : :00 197,59 58,6 1, , : :00 200,69 59,8 1, , : :00 200,69 59,7 1, , : :00 200,69 61,9 0, , : :00 200,69 61,6 0, , : :00 200,69 61,1 1, , : :00 200,69 60,6 0, , : :00 200,69 60,5 0, , : :00 200,69 58,8 1, , : :00 200,69 58,9 0, , : :00 200,69 59,2 0, , : :00 200,69 59,8 0, , : :00 200,69 59,4 1, ,2 O forno fica estável en operação durante o mês completo Dado : media horária

27 Free Lime % Dados do Processo: correlação cal livre / ampéres do forno 4,000 3,500 3,000 2,500 R² = ,000 1,500 1,000 0,500 0,000 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 Kiln Amps Nenhuma correlação foi encontrada entre ampères e cal livre

28 Free Lime Dados do Processo: correlação cal livre / Nox 4,000 3,500 3,000 R² = ,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 NOx Nenhuma correlação foi encontrada entre NOx e cal livre

29 Dados do Processo: correlação cal livre Sem correlação de longo prazo, entre o valor de cal livre e outros dados do processo Os parâmetros comuns normalmente usados pelos operadores de fornos para operar o forno, como ampères, temperatura e NOx, são inadequados e insuficientes A Tendência da cal livre é o dado operacional mais confiável para ajudar a controlar o processo do forno

30 Melhoria da Consistência do Clinker Desvio Padrão FCaO Media FCaO Target FCaO < < <1, YTD <1.2 O desvio padrão da cal livre foi dividido pela metade, resultando em uma melhor consistência do clinquer Como nenhuma outra alteração foi feita nas operações da fábrica, as melhorias foram devidas exclusivamente ao Analisador de cal livre

31 Melhoria da Consistência do Clinker Os operadores da fábrica conseguiram captar os problemas do processo muito mais rapidamente do que antes (minutos versus horas) E saiba quando o forno voltou a estar sob controle (resultados a cada 20 minutos) Depois de ter conseguido uma operação consistente do forno, a fábrica conseguiu eliminar a necessidade da capacidade de armazenamento do clinquer fora da especificação obtendo assim toneladas de capacidade de armazenamento de clinquer bom

32 Melhoria do consumo energético MMBTU/Ton Clinker Kcal/Kg Clinker YTD Consumo médio de combustível antes da instalação do analisador de cal livre 793 Kcal / kg clinquer (2015, 2016) e 719 Kcal / kg clinquer após a instalação (2017, 2018) Economia: 9,3% de custo de combustível em base anual

33 Custo operacional e confiabilidade Custo total de operação e manutenção do sistema : < US $ / ano Confiabilidade geral do sistema: > 95%

34 Payback Com uma economia de combustível de 9,3%, o retorno do projeto pode ser estimado em menos de 6 meses Retorno muito rápido

35 Meta futura para 2019 Operação de forno agora é consistente Objetivo: aumentar a cal livre média dos atuais 1,1% Uma cal livre média maior resultará em: Custos de combustível mais baixos Vida útil do refratário maior Economia de energia na moagem de cimento AINDA MUITO MAIS ECONOMIAS

36 OBRIGADO PELA ATENÇÃO! Eng. Bernard SEEMANN, Gerente comercial Latino América Iteca Socadei