Planta cementera de Norcem: medición del polvo a nivel avanzado

El fabricante de cemento noruego Norcem, parte del grupo internacional HeidelbergCement, quiere hacer más por el medio ambiente y reducir aún más la emisión de contaminantes al medio ambiente. Para que todo vaya según los cauces legales y las emisiones estén dentro de los límites, los innovadores dispositivos de medición de polvo de SICK después del lavador de gas ejecutan una tarea de medición decisiva. Solo si la empresa explotadora Norcem Kjøpsvik está satisfecha, habremos cumplido con los requisitos.

In the middle of the harsh Norwegian remoteness, the world's northernmost cement plant is taking on a remarkable task: Norcem Kjøpsvik produces cement for the domestic market

Gotas de agua o motas de polvo: solo una extraordinaria agudeza visual puede diferenciarlas, algo prácticamente imposible para el ser humano. Por eso existen equipos de medición especializados en medir las concentraciones del polvo en el gas húmedo. Aunque no todos los dispositivos de medición de polvo controlan de forma fiable el cumplimiento de los límites de emisiones. El gas de escape emitido después de las plantas de lavado suele estar muy refrigerado y saturado con agua. Esto es todo un reto para la tecnología de medición.

En el círculo polar se está haciendo un buen trabajo. En mitad de las frías tierras noruegas, la cementera situada más al norte del mundo, y la única en mil kilómetros a la redonda, realiza una tarea encomiable. Norcem Kjøpsvik fabrica cemento para el mercado nacional. Con frecuencia, las cosas no son fáciles. Los caminos en dirección cerca de los 68 grados de latitud norte son difíciles y se tarda en recorrerlos. Solo por el factor distancia, las cadenas de procesos y las instalaciones deben funcionar a la perfección. Además, en el pasado la piedra caliza que contiene azufre causó problemas. El contenido de azufre era demasiado elevado y la instalación sobrepasaba con frecuencia el valor límite de emisiones. La cal necesaria para la producción de cemento se extraía en la planta anexa, ya que los caminos cortos son desde el punto de vista económico los más útiles. Inicialmente, Norcem modificó la configuración de su planta minera y transportaba la cal desde otras zonas, si bien con rutas de transporte mucho más largas. Se trataba de una solución temporal, a largo plazo no era una mejora sostenible. Sin embargo, esta molesta situación cambió de pronto cuando Norcem pudo invertir, con ayuda de los fondos nacionales para el medioambiente (Miljøfondet) en una planta de desulfuración del gas de humo (REA) utilizando una depuradora de agua marina. Con esta tecnología es posible extraer el SO₂ del gas de humo con una alta frecuencia de separación. Todo esto hizo posible la extracción de cal en la planta caliza contigua. Los sensores de polvo de SICK utilizados miden desde entonces las concentraciones en el gas húmedo y confirman que las emisiones de Norcem Kjøpsvik se mantienen en valores verdes.

Informe de emisiones

Un gas de escape limpio y un nivel de emisiones controlado forman la base del éxito. En muy poco tiempo, la planta depuradora de gases estaba operativa. En otoño de 2017 se formó un contrato con un constructor, los trabajos de montaje comenzaron en verano de 2018 y en mayo de 2019 se realizó la primera puesta en servicio. Actualmente se elimina más del 95% de dióxido de azufre del gas de escape. La concentración máxima de SO₂ en la boca de las chimeneas está limitada a < 50 mg/m³, lo que constituye un valor excelente. La instalación utiliza únicamente agua del mar en lugar de absorbentes químicos. Una técnica muy rentable si estás cerca de la costa. Y no obstante, constituye un desafío para la medición continua de emisiones de polvo. ¿Qué es una gota de agua? ¿Y una mota de polvo? En el canal de gas húmedo, los equipos estándar no pueden diferenciarlas. Así que los valores de medición imprecisos que suministran estos equipos no son aceptables para los informes de emisiones. Por el contrario, la potencia de medición del dispositivo de medición de polvo de SICK está a años luz del estándar, pues precisamente el FWE200DH está diseñado para funcionar en condiciones difíciles como estas.

Clean exhaust gas and compliant emission limit values are the cornerstones of success. The gas cleaning system was ready for operation in short time

Medición del polvo, nivel avanzado

Según el principio óptico, la intensidad de la luz dispersa determina la concentración de polvo. Antes de la medición es necesario separar las gotas de agua que alterarían los resultados. El dispositivo de medición de polvo mediante luz dispersa FWE200DH extrae el gas de medición de la corriente de gas de escape. En un sistema de derivación se evaporan las gotas de agua para no causar problemas y permitir una medición exacta. Después de la medición el gas de escape es retornado al canal de gas. El FWE200DH realiza sus mediciones en muchas aplicaciones y sectores en todo el mundo; y no obstante, las condiciones especiales de la planta de Norcem Kjøpsvik constituían un nuevo desafío para el equipo de analizadores de partículas de SICK. El reducido espacio geométrico en la brida de montaje hacía imposible el uso de una sonda convencional de medición de gas para la aspiración del gas de escape, ya que para su correcto funcionamiento dicha sonda debe montarse apuntando hacia abajo, lo que no habría sido posible con la versión estándar de la sonda. Para superar este obstáculo, SICK tuvo que suministrar una geometría de sonda personalizada para este cliente. En la puesta en servicio quedó claro que la sonda del gas de medición se montaba sin problemas. De esta forma era posible conciliar las necesidades de funcionamiento con el espacio de montaje disponible. La instalación ha funcionado hasta ahora sin problemas y con toda fiabilidad.

A algunos les gusta húmedo... ¿o también seco?

Además de las sustancias con alto contenido de azufre volátil en la materia prima, también el alto porcentaje de cloro en los combustibles alternativos genera problemas en la fabricación del cemento.
No solo los gases con azufre son relevantes para el clima. En la materia prima y en el material de combustión existen muchos contaminantes que son liberados al arder. Además de las sustancias con alto contenido de azufre volátil en la materia prima, también el alto porcentaje de cloro en los combustibles alternativos genera problemas en la fabricación de cemento. El cambio a combustibles alternativos con biomasa, si bien reduce el impacto del dióxido de carbono, suele aumentar el contenido de cloro y supone un riesgo de bloqueo en los ciclones. Para que el intercambiador de calor funcione sin limitaciones, un sistema de derivación extrae hasta el 60% del gas del horno. De esta forma se eliminan los componentes del gas que resultan perjudiciales para el proceso. Este porcentaje de gas se suministra más adelante al proceso en la alimentación de harina cruda. En el funcionamiento normal, Norcem opera el sistema de derivación con menos del 10% del volumen de gas de escape.

Los filtros de tela funcionan muy bien y constituyen una técnica de filtrado muy extendida. El gas de humo cargado de polvo entra en las cámaras de filtrado y atraviesa varias mangueras de filtrado. Las partículas gruesas caen a la tolva por la fuerza de la gravedad. Las partículas finas se acumulan en la superficie del medio filtrante permeable y forman una capa de polvo a la que suele llamarse torta. Esta torta de filtro suele eliminarse mediante el uso de aire comprimido, pero con el tiempo, esto puede causar agujeros en la tela del filtro. Estos agujeros causan que el gas vuelva al gas de escape sin filtrar, lo que empeora los valores de emisiones.

After a few hours, the DUSTHUNTER was ready to start working. The dust measuring device was mounted on the exhaust duct on one side only.

Medición del polvo cómoda y sencilla

Para que nada de esto llegue a ocurrir, el DUSTHUNTER SB30 efectúa sus mediciones después del filtrado del sistema de derivación. Si hay roturas en los filtros, el dispositivo de medición de polvo avisa en tiempo real. El dispositivo de medición de polvo mediante luz dispersa, en este caso con dispersión hacia atrás, funciona de manera constante y no se deja influir ni por la velocidad de flujo ni por la carga de partículas de polvo: una importante ventaja frente a otros métodos de medida, por ejemplo la medición según el principio triboeléctrico. Especialmente útil para el usuario resulta la función de autovigilancia. Los ciclos de comprobación automáticos disminuyen el esfuerzo en mantenimiento y garantizan un flujo uniforme de los procesos. También la instalación y la puesta en servicio fluyeron sin problemas en Norcem Kjøpsvik. A las pocas horas, el DUSTHUNTER pudo comenzar a trabajar. El dispositivo de medición de polvo está montado en un solo lado del canal de gas de escape. El esfuerzo de realizar alineaciones especiales, como era el caso con los analizadores de polvo de transmisión por canal cruzado, ya no era necesario. Puesto que esta variante no usa sonda de medición, queda garantizada una larga vida útil, ya que los gases agresivos dañarían este tipo de sonda por corrosión y abrasión.

La notablemente superior sensibilidad de detección del DUSTHUNTER SB30, combinada con un montaje y mantenimiento económicos, es una receta de éxito en toda regla: más prestaciones a menor coste durante todo el ciclo de vida del dispositivo de medición de polvo.

La rentabilidad de la planta de Kjøpsvik ha aumentado de forma notable, no solo para los intercambiadores de calor, sino en toda la depuración de los gases. SICK lleva ya algunos años suministrando analizadores de gas a los hornos tubulares rotatorios de Norcem Kjøpsvik. Satisfecho con su buen funcionamiento, Norcem se ha decidido ahora también por la tecnología de medición del polvo de SICK. Erik Nilsen, director de mantenimiento de NORCEM AS: "Con respecto a los analizadores de polvo, no hay mucho que decir. Revisamos los equipos cada cuatro semanas y no hemos tenido un solo problema desde que los instalamos".