Un horno de cuba vertical calienta el material en un recipiente fijo y vertical. El alimento entra por la parte superior. Se mueve a través de un lecho caliente y sale por el fondo. Una producción estable necesita un flujo uniforme de material, un buen flujo de gas y el aporte de calor adecuado.
Los hornos de cal y cemento tienen trabajos diferentes. Un horno de cal convierte la piedra caliza en cal viva. Un horno de cuba de cemento convierte la harina cruda preparada en clinker. Sus necesidades de alimentación, calor y pruebas de productos son diferentes. Estas diferencias son importantes a la hora de seleccionar un horno.
Estructura del horno
Las partes principales de un horno de cuba.
Una carcasa de acero sostiene el revestimiento refractario. El forro protege la carcasa del calor. El equipo de alimentación esparce el material por la parte superior. El sistema de descarga retira el producto del fondo. Los ventiladores mueven aire y gas a través del sistema.
En un horno de cal común de un solo eje, la piedra desciende mientras el gas caliente sube. El aire entra a la zona inferior y toma calor de la cal. El mismo recipiente proporciona precalentamiento, calcinación y enfriamiento. Estas zonas pueden moverse a medida que cambian la alimentación, el combustible y el flujo de aire.
Proceso de trabajo
Preparar y difundir el pienso.
Para la producción de cal, la piedra caliza se tritura y criba. Pequeñas partículas, llamadas finos, pueden bloquear los espacios entre las piedras. Las piedras grandes tardan más en calentarse. Un rango de tamaño estrecho ayuda a que el gas pase uniformemente a través del lecho.
La alimentación debe distribuirse a lo largo del eje. No debe acumularse en un lado. La resistencia de la piedra, la humedad y el contenido químico también afectan el proceso y la cal terminada.
Un horno de cuba de cemento utiliza harina cruda preparada. En un proceso basado en pellets, es necesario controlar estrechamente la mezcla de harina, el contenido de combustible y la resistencia de los pellets. Los tamaños de los trozos de piedra caliza no son una guía de tamaños para los gránulos de cemento.
Precalentar y calcinar el material.
El gas caliente ascendente calienta la nueva alimentación. La humedad abandona el material antes de llegar a la zona caliente principal.
En un horno de cal, el calor descompone el carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono:
CaCO₃ + calor → CaO + CO₂
El calor debe llegar al centro de cada piedra. El gas que se forma en el interior también debe escapar. Una piedra puede parecer quemada por fuera pero aún tener un núcleo sin quemar. Demasiado calor o tiempo también pueden reducir la reactividad de la cal.
El clinker de cemento necesita más reacciones. La cal reacciona con compuestos de sílice, alúmina y hierro para formar minerales de clinker. La temperatura máxima del material es de aproximadamente 1450 grados. Esta temperatura del clínker no es un objetivo para todos los hornos de cal.
Enfriar y descargar el producto.
El aire entra por la parte inferior del horno y enfría el producto caliente. En un horno de cuba común a contracorriente, este aire caliente favorece la combustión en la parte superior. Esta recuperación de calor ayuda a reducir el uso de combustible.
El sistema de descarga controla la rapidez con la que desciende la cama. Las tasas de alimentación, combustible, aire y descarga deben funcionar juntas. Una descarga desigual puede dejar algún material en el horno por más tiempo que otro material. Luego, el producto pasa a los transportadores y al almacenamiento. La cal viva debe mantenerse seca.
Principios operativos
Equilibra la alimentación, el calor y el flujo de aire.
Los operadores necesitan leer varias señales juntas. Las tasas de alimentación y descarga muestran cómo se mueve la cama. Las lecturas de temperatura muestran dónde se usa el calor. Las lecturas de presión ayudan a mostrar cambios en el flujo de gas a través del lecho. Las pruebas de gas y de productos ayudan a comprobar el resultado.
Más finos, acumulaciones o una distribución deficiente del alimento pueden dificultar el flujo de gas. Un cambio en la temperatura del escape puede indicar que la transferencia de calor ha cambiado. Una sola lectura no muestra la causa completa. Compare las tendencias en todo el horno.
La presión también cambia con la ubicación. La presión sobre la cama no es la misma que la presión del aire debajo de ella. Utilice los puntos de ajuste para el horno y el sistema de ventilador seleccionados. No aplique un valor de presión a todo el horno.
Lea cada figura para el horno correcto.
| tipo de horno | Artículo | Valor | Usar |
|---|---|---|---|
| Horno de cal de un solo eje | Salida de cal | 100–400 t/d | producción de cal viva |
| Horno de cuba de cemento | Salida de clinker | 12–35 t/h | Clínker de cemento |
| horno de cal PFR | Tamaño de piedra | 30-80 milímetros | Caliza tamizada |
| horno de cal PFR | Relación de tamaño de piedra | 2:1 | Un rango de tamaño seleccionado |
| horno de cal PFR | gases de escape | Alrededor de 150 grados | Diseño de horno PFR vinculado |
La gama completa de 30 a 80 mm tiene una relación de tamaño de aproximadamente 2,67:1. No debe tratarse como un rango de alimentación 2:1. Fracciones como 30 a 60 mm o 40 a 80 mm cumplen la proporción 2:1.
Los parámetros finales del equipo se seleccionan según las necesidades del material, la producción, el proceso y el sitio. Comuníquese con AGICO para analizar la configuración correcta del horno.
Discutir la selección del horno
Opciones tecnológicas
Tres diseños de hornos de cuba
Un horno de un solo eje utiliza un lecho de material. La distribución del alimento, el suministro de combustible y la descarga por el fondo ayudan a mantener el proceso uniforme. Ver elhorno de cal de eje verticalpara una opción de producción de cal relacionada.
Unhorno de eje anulartiene un paso de material en forma de anillo entre las partes interior y exterior. Sus recorridos de gas se diferencian de los de un pozo simple. Las partes interiores también afectan el acceso a la instalación y reparación.
A horno de cal de doble ejepuede utilizar tecnología regenerativa de flujo paralelo, o PFR. Los dos ejes conectados cambian de función. Durante la combustión, el gas caliente y el material se mueven en la misma dirección en la zona de combustión. El sistema recupera calor antes del cambio de funciones.
Energía y limitaciones
Comparar el uso de calor para el mismo producto
Un casco de horno de cuba permanece quieto. No necesita un accionamiento para girar un cuerpo de horno largo. Los ventiladores, los equipos de alimentación, los accionamientos de descarga y los transportadores todavía utilizan electricidad. La potencia del motor del horno no es lo mismo que el uso total de energía de la planta.
El uso del calor cambia según el tipo de horno. Las conclusiones sobre las MTD de 2013 de la Comisión Europea dan los siguientes rangos para la producción de cal y dolima.
| tipo de horno | Uso de calor (GJ/t de producto) |
|---|---|
| horno de cuba PFR | 3.2–4.2 |
| Horno de cuba anular | 3.3–4.9 |
| Horno rotatorio precalentador | 5.1–7.8 |
| Horno rotatorio largo | 6.0–9.2 |
El uso de combustible también depende de la calidad de la piedra, la calidad del producto, la carga del horno y la recuperación de calor. Estas cifras abarcan la cal y la dolima. El clinker de cemento tiene un proceso y un equilibrio térmico diferentes.
Comparta el material, la producción, el combustible y los detalles del sitio con AGICO para una revisión del proyecto.
Requisitos del proceso de revisión
Horno de cuba: mantenga abiertos los conductos de gas
Un horno de cuba necesita espacios abiertos en el lecho para que el gas pueda pasar. Demasiados finos, piedras débiles o una alimentación desigual pueden bloquear estos caminos. Por lo tanto, el tamaño de la alimentación y el control de la descarga son tareas clave.
Su caparazón fijo y vertical coloca varias zonas de calor en un solo recipiente. El diseño de la planta aún necesita espacio para equipos de alimentación, ventiladores, limpieza de gas y acceso para reparaciones.
Horno rotatorio: mueve el material a través de la carcasa.
Un horno rotatorio utiliza una carcasa giratoria ligeramente inclinada. La carcasa giratoria mueve y mezcla el material a medida que viaja a través del horno. La instalación también necesita el accionamiento, los rodillos de apoyo, las juntas y un sistema de refrigeración adecuado.
La mejor elección depende del alimento, el producto y el proceso. Ver elComparación entre horno rotatorio y horno de eje verticalpara más detalles.
Incluir limpieza de gases en la planta.
La limpieza del gas es parte del sistema del horno. El flujo de gas, la temperatura y la carga de polvo afectan la elección del equipo. Las condiciones del combustible y la combustión también afectan las emisiones. El dióxido de carbono proviene tanto de la calcinación de la piedra caliza como de la quema de combustible. Un filtro de polvo elimina el polvo; no elimina este proceso CO₂.
Factores de costo
Planificar el coste total de la planta
El precio del horno es sólo una parte del presupuesto. Una planta en funcionamiento también necesita manejo de alimento, suministro de combustible, ventiladores, limpieza de gases, controles y manejo de productos. Los cimientos, las estructuras de acero y el trabajo en el sitio aumentan el costo de instalación.
Comience con la producción requerida y el grado del producto. Luego define qué equipos y servicios incluye el precio. Esto hace que las ofertas de los proveedores sean más fáciles de comparar.
Salida y calidad del producto.
Precios de combustible y electricidad.
Equipo y alcance del sitio.
Equipo y trabajo en el sitio.
Consulta la lista completa de equipamiento. Incluye almacenamiento, transportadores, trabajos eléctricos, cimientos e instalación. El acceso al sitio y el espacio de elevación también afectan el trabajo y el costo.
Combustible y electricidad
El costo del combustible por tonelada es igual al uso de calor en GJ/t multiplicado por el precio del combustible por GJ. El costo de la electricidad por tonelada equivale al uso de energía en kWh/t multiplicado por el precio local de la electricidad.
Refractarios y repuestos
Permitir revisiones de refractarios, reparaciones de revestimientos y repuestos. Los dispositivos de alimentación, piezas de descarga, ventiladores, sellos e instrumentos también necesitan servicio. Utilice la lista de equipos seleccionados para planificar repuestos.
Acceso de reparación y tiempo de inactividad
Un acceso deficiente puede hacer que una reparación simple demore más. Planifique plataformas seguras, puntos de elevación y espacio para retirar piezas. El presupuesto también debería tener en cuenta la pérdida de producción durante los cierres planificados.
Instalación
Construya una base y un revestimiento sólidos.
La cimentación debe soportar la carcasa, el revestimiento refractario, el equipo y la carga de material. Las condiciones del terreno, el viento y las necesidades sísmicas locales afectan el diseño. Revisar anclajes, niveles y plan de elevación antes de iniciar los trabajos.
Las secciones de la carcasa están unidas y alineadas. El trabajo refractario sigue el diseño de revestimiento aprobado. Cada zona necesita el ladrillo, el aislamiento, las juntas y el espacio adecuados para la expansión térmica.
Alinee los equipos de alimentación y descarga con el horno y los transportadores. Verifique ventiladores, conductos, controles e instrumentos como un solo sistema. La puesta en servicio incluye pruebas de manejo, secado refractario y calentamiento controlado.
Mantenimiento
Encuentre problemas temprano
Verifique las temperaturas de la carcasa, las tendencias de presión, el estado de la transmisión, la distribución del alimento y la calidad del producto. Una nueva zona caliente en el caparazón necesita atención. La temperatura por sí sola no muestra el espesor exacto del revestimiento restante.
Verifique los dispositivos de alimentación, sellos, piezas de descarga, ventiladores y cojinetes. Mantenga limpias las salidas de combustible. El flujo desigual de combustible puede crear áreas frías y calientes en la cama.
Durante una parada planificada, revise el revestimiento en busca de desgaste, grietas, ladrillos sueltos y daños químicos. Compare estos hallazgos con los registros operativos. Guarde piezas de repuesto adecuadas y proporcione un acceso seguro para los trabajos de reparación.
Preguntas frecuentes
¿Por qué un horno puede producir cal tanto poco quemada como demasiado quemada?
El calor y el tiempo pueden diferir según la cama. Verifique el tamaño de la piedra, la distribución del alimento, el flujo de combustible y la descarga juntos. Envíe a AGICO los resultados de las pruebas del producto y los registros del horno para ayudar a revisar el problema.
¿Se puede seleccionar un horno de cemento de una tabla de hornos de cal?
Los dos hornos tienen funciones diferentes. El clinker de cemento necesita harina cruda preparada y reacciones de formación de clinker. La cal viva se obtiene mediante la calcinación de piedra caliza. Dígale a AGICO qué producto y feed utilizará su proyecto.
¿Qué se necesita para una comparación de costos útil?
Envíe a AGICO el objetivo de producción, los resultados de las pruebas de materiales, el rango de tamaño de piedra, los detalles del combustible y el plano del sitio. Indique qué equipos y servicios debe incluir la oferta. Compare el mismo alcance de la planta y el precio.
¿Qué se debe acordar antes de la instalación?
Acordar planos, cargas de cimentación, planos de elevación, detalles refractarios y tareas de puesta en servicio. Discuta el acceso, los repuestos y la preparación del operador con AGICO antes de comenzar el trabajo en el sitio.
