Uso De Gas En Hornos Cementeros
Enviado por dukeyco • 2 de Octubre de 2013 • 1.414 Palabras (6 Páginas) • 367 Visitas
ARTÍCULOS TÉCNICOS
COMBUSTIÓN Y CLINKERIZACIÓN
EL USO DEL GAS NATURAL
EN LOS HORNOS CEMENTEROS
1. Presentación
El Horno cementero es el incinerador de basura del futuro y ya comenzó a
cumplir este rol con la incorporación permanente de combustibles alternos,
aunque todavía por razones de conveniencia económica más que
necesidad ecológica, por lo cual resultará particularmente importante
analizar la conveniencia de empleo en el sistema de producción de clínker
del mejor combustible de todos, tomando como referencia su limpieza y
facilidad de combustión: El Gas Natural.
Muchos hornos queman gas natural, pero tenemos la impresión de que
todos lo hacen en forma inadecuada, desaprovechando las inmensas
posibilidades técnicas que permiten sus características y posibilidades de
empleo, por desconocer la forma de compensar con tecnología apropiada,
la principal, y quizás única, desventaja del gas natural como combustible
industrial: su menor emisividad de llama, respecto a las de combustibles
sólidos y líquidos.
En este artículo despejamos todas las dudas en este campo, demostrando
que el gas natural también representa una bendición del cielo para los
hornos cementeros, si se utiliza la tecnología correcta, con los criterios de
aplicación adecuados.
2. Fundamentos Teóricos
En el desarrollo de la combustión y el control de la formación de llama,
existen tres aspectos fundamentales: cinética química, mecánica de fluidos
y transferencia de calor.
En cuanto a cinética química, el gas natural representa el combustible más
fácil de quemar en razón de ser el combustible industrial con la menor
relación carbono-hidrógeno; en cuanto a la mecánica de fluidos, siendo el
gas natural un fluido con una inmensa disponibilidad de energía cinética,
puede sustituir en la operación del horno, no solamente a los otros
combustibles, sino también al aire primario, como flujo dominante y
aportante del impulso requerido para controlar la forma de la llama,
contando con el diseño adecuado del quemador.
Respecto a la transferencia de calor en el Horno cementero, donde se
manejan altas temperaturas, la principal forma de transferencia de calor es
por radiación, la cual resulta directamente proporcional a la emisividad y a
la temperatura a la cuarta potencia, como podemos apreciar en la fórmula
correspondiente:
Qr = e s T
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Donde:
Qr : Cantidad de calor transferido por radiación
e : Emisividad
s : Constante de Stefan Bolzman
T: Temperatura
Tomando en consideración que el mayor volumen de gases producidos por
unidad energética al quemar gas natural respecto a combustibles sólidos y
líquidos representa una menor temperatura adiabática de alrededor de
100°C y que las partículas de coque producto de la disociación del gas
natural resultan 100 veces más pequeñas que las provenientes de petróleo
y carbón, la transferencia de calor por radiación a partir de llamas de gas
natural resulta considerablemente menos intensa que las excelentes
condiciones que se logran con las llamas de petróleo y carbón, a las
elevadas temperaturas que se manejan en el Horno Cementero.
En los Hornos Cementeros modernos, sin embargo, el 60% del calor total
se aporta en las cámaras de precalcinación, para suministrar el mayor
requerimiento de calor que representa la descarbonatación; la diferencia
radical que existe entre el Horno y el Precalcinador como reactores de
combustión, también exigen un tratamiento totalmente diferente cuando se
trata de quemar gas natural.
3. Combustión del Gas Natural en el Horno
El Horno Cementero constituye un reactor ideal de combustión por varias
razones:
• La alta temperatura requerida para mantener las condiciones de fusión
parcial del material en proceso ( >1350°C) exigen altas temperaturas de
llama (1700-1800°C), todo lo que favorece la cinética química de la
reacción de combustión.
• La exigencia de protección de la chapa metálica obliga a mantener el
forro refractario básico con formación de costra protectora del propio
clínker sobre el mismo, con relativamente menor coeficiente de
transferencia de calor (superficie porosa) y alto nivel de emisividad.
• Las reacciones de clinkerización que se desarrollan en la zona crítica
son exotérmicas.
En tales circunstancias puede quemarse cualquier combustible difícil de
quemar, lo que convierte al horno cementero en el incinerador ecológico
ideal, pero al confrontar la situación antagónica, quemar el combustible más
fácil de quemar, la velocidad de reacción es tan rápida que la presencia de
partículas de coque en estado incandescente resulta fugaz. Siendo estas
partículas las que producen la imagen, coloración y emisividad que
caracterizan las llamas que observamos cuando quemamos combustibles
sólidos y líquidos, las condiciones que determinan la cantidad de calor
transferido por radiación, temperatura y emisividad, resultarán menos
favorecidas quemando gas natural.
En Calderos y otros tipos de hornos la temperatura de llama no marca una
diferencia en este aspecto, porque generalmente se utiliza mayores niveles
de exceso de aire para quemar carbón (30%) y petróleos residuales (20%) y
se alcanzan similares temperaturas de llama al utilizar un 10% de exceso
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