Experiencias de funcionamiento industrial y optimización de diseño de quemador utilizando quemadores Rotaflam de bajo NOx en hornos de cemento para combustión de petcoke

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Dr. R. Rizzi
Departamento de Combustión
Technologies Central Management
Italcementi Group

La producción de clínker requiere altas temperaturas de llama (>2.000 ºC) que dan lugar a una alta formación de NOx.

Los trabajos de investigación de R&D Pillard sobre quemadores de horno sugieren que el quemador ideal de bajo NOx tiene que caracterizarse por una llama formada y estabilizada tan cerca como sea posible de la puntera del quemador, con un mínimo de mezcla entre las corrientes de aire primario. Estos jets de aire están diseñados  adecuadamente para permitir la génesis de la zona de recirculación interna caliente. Además, la mayor temperatura de la llama debe ser localizada en una zona pobre en oxígeno.

Con el fin de optimizar el diseño del quemador de bajo NOx, se han llevado a cabo dos grupos de pruebas en dos plantas de cemento del Grupo Italcementi. En el primer grupo de experimentos, un quemador multicanal Pillard de bajo NOx tipo Rotaflam ha sido utilizado para reemplazar el monotubo original. Se han examinado los efectos del nivel de turbulencia, posición del canal y geometría, momento, tamaño de partícula de carbón y nivel de oxígeno y su efecto sobre las emisiones de NOx. Las emisiones de NOx han sido reducidas en un 35%, mientras la producción del clínker se incrementó ligeramente y la calidad del clínker no cambió.

Con el fin de mejorar el desarrollo del Rotaflam, se realizó un segundo grupo de experimentos con un quemador Rotaflam específico, caracterizado por tres vías diferentes de inyección de carbón: canales estándar, separados y por fases. Los resultados de las pruebas indican que las emisiones de NOx están, principalmente, en función del ratio ‘carbón/aire de transporte’, mientras que las concentraciones de CO y SO2 dependen esencialmente del exceso del aire en la parte posterior de salida del horno, incluso cuando pueden ser controladas, hasta cierto punto, por una disposición ad hoc de los caudales de aire externos (axial y radial).

Las emisiones de NOx también se reducen introduciendo el quemador progresivamente, debido a la recirculación de los gases de combustión que reducen la concentración de oxígeno en la base de la llama donde se liberan las materias volátiles y se forma del NOx. (…)

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