В последнее время в цементной промышленности наблюдается значительный рост использования альтернативных видов топлива. Они во многих отношениях выгодны, но создают трудности для газоанализирующего оборудования на входе в цементную печь. Газоотборный зонд четвертого поколения ProKiln от компании ABB помогает решить эти проблемы.
Имея более чем 30-летний опыт и поставив более 600 систем для обжига по всему миру, компания ABB является одним из лидеров на рынке газоанализаторов для цементных заводов. Это оборудование играет решающую роль в обеспечении оптимальной эффективности работы, соблюдении экологических норм и рациональном использовании топлива и сырья.
Системы анализа устанавливаются на входе в цементную печь для контроля и анализа состава газов, поступающих на производство цемента, предоставляя операторам ценную информацию об эффективности сгорания и уровнях выбросов.
Контролируемые газы включают кислород, диоксид углерода, оксиды азота, диоксид серы и оксид углерода. Например, концентрации О2 на выходе используются в качестве своего рода датчика для помощи в настройке рабочих параметров печи. Измерения CО2 указывают на дефицит или избыток О2 и заранее предупреждают о развитии риска взрыва при запуске, остановке или возникновении дисбаланса.
Суровые условия на входе в печь исключают использование оборудования на месте, поэтому обычно устройства полагаются на конструкции извлечения образцов.
Однако внедрение новых процессов, добавок и альтернативных видов топлива и сырья подвергает зонды извлечения образцов предельным испытаниям. Наиболее серьезным пагубным эффектом является образование накипи на поверхности зонда и в зоне забора образцов. Провал материала в стояке печи также стал более частым, что повышает риск повреждения зонда.
С расширением применения альтернативных видов топлива и сырья полное сгорание может быть более сложным, чем при использовании обычного топлива. Кроме того, из-за большего веса и более сложного состава альтернативные виды склонны гореть при прямом контакте с материалом слоя печи, вызывая локальные неблагоприятные условия или повреждения. Они также могут увеличить количество испаряемых летучих компонентов. Эти факторы обуславливают необходимость надежного отбора проб.
Запатентованный зонд ABB ProKiln является решением проблем, созданных этими новыми условиями процесса. Особенностями оборудования, разработанного в сотрудничестве с датской компанией FLO2R, обладающей глубокими знаниями в области измерений, выступают более мощный режим очистки зонда и повышенная механическая прочность.
Основным компонентом является водоохлаждаемый зонд длиной 3 метра с экстрактивным фильтром на конце отбора проб. Два мощных воздуходувных устройства продувают до шести внутренних труб для снижения перепада давления, обеспечивают поток пробы и очистку.
Зонд установлен на тележке, работающей на втягивающем устройстве. Предусмотрено отказоустойчивое устройство для извлечения зонда в случае сбоя питания. Для установок без источника бесперебойного питания включен дополнительный пневматический двигатель. Втягивающее устройство тележки движется по устойчивым к истиранию дорожкам, которые предотвращают засорение посторонним материалом.
Шкаф управления питает оборудование и подключает его к любой системе анализа газа. Он оснащен общими последовательными интерфейсами для легкого подсоединения к диспетчерской завода. Внешний по отношению к зонду второй блок содержит рециркуляционную негерметичную систему охлаждения.
Наиболее важной частью устройства является фильтр, так как через него пробный газ отделяется от технологической пыли. Этот фильтр расположен внутри охлаждающей рубашки зонда, которая защищает его от прямых ударов. Отфильтрованный пробный газ транспортируется через нагреваемую трубку с постоянной температурой 180 oC.
Чтобы избежать осложнений, две воздуходувки для взятия проб также используются для очистки наконечника зонда и периферии фильтра. Это достигается с помощью новой конструкции сопла из нержавеющей стали, напечатанной на 3D-принтере, которая позволяет одной воздуходувке направлять воздух через центр зонда и фильтра, в то время как другая воздуходувка подает воздух к основанию фильтра, очищает периферию и поверхность, выдувая всю пыль.
Зонд выполнен из четырехдюймовой высокотемпературной нержавеющей стали. Тяжелая конструкция усилена в основании, как горелка печи. Это позволяет зонду выдерживать падение материала из стояка. Система контроля нагрева постоянно оценивает условия процесса и накопление материала на зонде и вокруг него, при необходимости запуская воздуходувки печи в зоне впуска.
Все узлы зонда основаны на стандартных фланцах, уплотнительных кольцах, режущих кольцах, соединениях и других подобных элементах. Центральная труба, которая соединяет одну воздуходувку с передним соплом для очистки, также обеспечивает полный и легкий доступ для осмотра всей длины зонда без использования каких-либо инструментов. Этот осмотр возможен даже при полном погружении зонда.
Две воздуходувки расположены сбоку тележки за съемной панелью. Корпус зонда имеет чистые линии и прочную конструкцию, открыты только те детали, которые необходимы для работы.
Использование альтернативных видов топлива и сырья в цементной промышленности создало более сложную среду для анализа газов из-за высоких концентраций летучих веществ. В то же время операции должны обеспечить эффективное сгорание, улучшить качество, соответствовать экологическим нормам, сократить выбросы и воздействие на окружающую среду.
Зонд ProKiln доказал свою способность облегчить эффективный анализ газа на входе печи даже в самых суровых условиях. Возврат инвестиций, вложенных в установку этого простого и прочного зонда, можно легко оправдать, предотвратив только остановки печи.
По мере развития отрасли технология анализа газа, такая как ProKiln, будет по-прежнему иметь решающее значение для движения цементной отрасли к экологически чистому и эффективному будущему.
