Конрад ДЕРИНГ, HeidelbergCement AG, Германия;
Мартин ЛИБАУ, ENOTEC GmbH, Германия

В ходе модернизации завода в г. Бургленгенфельд (Германия), компания HeidelberCement AG перешла на систему, позволившую обновить существующую линию печей. Основой для инновации послужили данные непрерывного и точного определения выбросов дымовых газов из новой цементной вращающейся печи. Модернизация повлияла на сокращение углеродного следа и выбросов при безусловном соблюдении всех максимально допустимых значений, существенное повышение энергосбережения за счет повышения эффективности производства, а также за счет стабильного качества продукции.

Компания HeidelbergCement AG проводила модернизацию своего завода в городе Бургленгенфельде с 2016 по 2018 год с крупнейшими даже на сегодняшний день объемами инвестиций свыше 100 млн евро. Целью модернизации, включающей установку новой теплообменной печи, было значительное сокращение выбросов, постоянное увеличение доли альтернативных видов топлива и обеспечение неизменно высокого качества продукции. Среди прочего, основой для реализации этих целей являются данные непрерывного и точного определения выбросов дымовых газов из новой цементной вращающейся печи.

Поскольку входная камера между вращающейся печью и циклонным подогревателем является одним из самых требовательных мест измерения на любом цементном заводе, компания HeidelbergCement решила использовать особо прочный входной зонд вращающейся печи от компании CEMTEC, входящий в холдинг ENOTEC GmbH. Данная измерительная система газового анализа специально разработана для экстремальных условий эксплуатации цементных заводов. Благодаря запатентованному вращающемуся устройству и автоматической очистке она позволяет регулярно проводить измерения уровня газов непосредственно во вращающейся печи и таким образом точно определять необходимые параметры.

Проект перехода завода HeidelbergCement на новую систему предусматривал ввод в эксплуатацию новой 5-ступенчатой теплообменной башни с декарбонизатором, укороченной вращающейся печью, двух новых установок измельчения известняка со значительно сниженным удельным энергопотреблением и нового тканевого фильтра с эффективностью разделения почти 100%. Модернизация повлияла на сокращение углеродного следа, выбросов, обеспечила безопасное соблюдение всех максимально допустимых значений, привела к существенному росту энергосбережения за счет повышения эффективности, а также стабильного качества продукции.

В частности, предложенное увеличение вторичной подачи топлива и дополнительный декарбонизатор сделали постоянно доступными измерительные данные входного зонда печи от ENOTEC. Зонд необходим, поскольку на основе его измерительных данных регулируется помол, подача топлива и воздуха, топливная смесь. Содержание кислорода, NOx и CO регистрируется и детально контролируется, что, помимо прочего, позволяет постоянно поддерживать высокое качество клинкера. Подтверждая необходимость газовых измерения, руководитель службы сменной работы обслуживания печи Валентин Хамар подтверждает, что если есть четкое представление о том, что происходит во входной камере печи, то тогда можно произвести корреляцию с другими параметрами процесса, что позволит быстро сделать выводы и внести улучшения.

Зонд со всеми функциями движения для устойчивой работы

Для определения требуемых параметров на предприятии использовался зонд компании CEMTEC. Он состоит из пробоотборника с водяным охлаждением, резервуара для сжатого воздуха, рекулера для охлаждения воды, панелей управления охлаждением, управления на объекте, а также панелью управления со встроенным программируемым логическим контроллером.

Особенность зонда в том, что это единст­венная модель на рынке, которая выполняет все необходимые для непрерывной работы манипуляция. Он полностью автоматизирован, начиная от втягивания и вытягивания, с поворотом на ±45°, постукивания и заканчивая импульсной очисткой. Все перемещения осуществляются с помощью сжатого воздуха. Единый способ подачи обеспечивает безопасную работу зонда. В случае выхода из строя аппарата подачи сжатого воздуха или источника питания резервуар объемом 1000 л образует достаточный резерв для обеспечения бесперебойной работы зонда CEMTEC. Более того, в случае отказа питания, система управления ИБП с батарейным питанием обеспечивает перемещение зонда в безопасное положение. Кроме того, все важные для зонда параметры, такие как температура и давление контролируют его вывод из аварийной ситуации, предотвращая тем самым перегрев агрегата.

Зонд от CEMTEC получает пробу газа из вращающейся печи через внутреннюю спеченную металлическую фильтрующую трубку. Скопление пыли на внутренней фильтровальной трубке и в отверстии для пробы газа регулярно удаляются с помощью постукивания. Это означает, что внутренняя фильтровальная трубка регулярно втягивается и вытягивается в осевом направлении с помощью двух пневматических цилиндров, чтобы предотвратить спекание сырьевой муки на кончике зонда. Это имеет решающее значение для устойчивости анализа, так как в противном случае горячее спекание на входе пробного газа может снизить измеренные значения O2 и CO из-за окисления дымовых газов и таким образом допустить искажения.

Циклические функции CEMTEC включают вращение, обратную промывку, запуск и выход. Также с помощью человеко-машинного интерфейса (HMI) функции могут быть переменно заданы и адаптированы к соответствующим требованиям печной системы. Пробоотборный газ транспортируется по нагретой линии в блок системы газоанализа и, будучи высушенным и очищенным через блок кондиционирования, подается в анализатор.

Измерительная система холодного экстрактивного анализа хорошо себя зарекомендовала, так как она адаптирована к зонду компании CEMTEC с оптимизированным кондиционированием пробного газа.

Достоверные данные измерений со дня ввода в эксплуатацию

Компания ENOTEC установила зонд CEMTEC на заводе в Бургленгенфельде в марте 2018г. Установка прошла без проблем и была завершена в течение нескольких дней, и зонд начал точно измерять подачу газа с момента первого воспламенения. Чтобы максимально снизить риск падения спекания во входной камере печи, зонд был защищен огнеупорной футеровкой. Инструктаж обслуживающего персонала зонда состоялся уже через несколько дней после первого зажигания вращающейся печи.

Благодаря полному функциональному тестированию зонда еще на заводе ENOTEC и простоте его эксплуатации сотрудники HeidelbergCement смогли сразу же приступить к работе. Кроме того, зонд обеспечивал точные измерения значений с самого начала и таким образом поддерживал быстрый ввод в эксплуатацию и оптимизацию работы печи. Год эксплуатации CEMTEC без всякого сомнения показал, что зонд и холодноэкстракционные измерения обеспечивают надежные и репрезентативные показания без каких-либо проблем и без особой необходимости в техническом обслуживании.

Через 12 месяцев было проведено регламентное ежегодное техническое обслуживание системы, в ходе которого поменяли только фильтр и изнашиваемые детали.

В ходе более чем двухлетней эксплуатации зонд надежно обеспечивает пробу газа в 90% случаев. Это позволяет непрерывно проводить проверки и контролировать параметры работы печи. Даже в том случае, когда результаты анализа вызывали сомнения, при поддержке ENOTEC сменный персонал мог быстро проверить правильность показаний входного зонда печи, а затем определить проблему.

Норберт Бир, мастер-электрик HeidelbergCement, подтверждает, что компания ENOTEC предоставляет одну из самых надежных систем на заводе с зондом CEMTEC. Требования к техническому обслуживанию очень простые. Также он говорит о том, что благодаря прямой связи и быстрой поддержке, ENOTEC предоставляет именно те функции, которые ожидаются.

С помощью CEMTEC компания HeidelbergCement смогла достичь всех целей модернизации за очень короткое время работы. Более строгие ограничения на выбросы оксидов азота и аммиака, действующие с 2019 года, могут быть абсолютно соблюдены, а качество продукции оставаться на очень высоком уровне. Кроме того, доля вторичного топлива постоянно увеличивается и в ближайшем будущем достигнет намеченных 80%.

Перевод Александра Попова