Combustibles alternativos para hornos rotatorios en la producción de clínker

Los combustibles alternativos o de sustitución se emplean principalmente en las plantas cementeras en quemadores o en calcinadores. Lo ideal es que los combustibles de sustitución presenten una calidad homogénea constante. Los requisitos de los combustibles de sustitución para los quemadores y calcinadores se diferencian claramente:

El quemador necesita combustible que prenda y se queme muy rápidamente para que en la zona de sinterización del horno giratorio se alcancen las altas temperaturas del material necesaria para la formación del clínker deseado (1.450 °C). Para ello, la llama debe alcanzar una temperatura muy elevada de unos 2.000 °C. Por ello, el combustible sustitutivo debe estar formado por pequeñas partículas bidimiensionales (es decir, planas). Los combustibles de sustitución deben estar libres de sustancias contaminantes (por ejemplo metales, piedras o vidrio), que puedan causar problemas durante la alimentación o para la misma calidad del clínker.

Los requisitos generales para los combustibles de sustitución para los quemadores son los siguientes:

El calcinador admite unos requisitos menores en la calidad del combustible en relación al tamaño de grano y al poder calorífico. En el calcinador son necesarias temperaturas del material mucho menores que en la zona de sinterización del horno giratorio, ya que allí solo hay que extraer el CO2 unido a la caliza (800 ºC-900 ºC).

Se puede emplear una amplia gama de combustibles de sustitución según el diseño del calcinador. Incluso es posible introducir neumáticos enteros en determinados calcinadores. No obstante, en los calcinadores normalmente utilizados (como por ejemplo en línea, en líneas separadas y con cámara de combustión) se queman combustibles de sustitución triturados. Dada la amplia variedad de tecnologías y diseños de calcinadores, los datos siguientes deben entenderse que son valores aproximados. Los requisitos generales de los combustibles de sustitución son los siguientes:

En particular en el caso de los combustibles de sustitución, las cualidades físicas como la humedad, poder calorífico, tamaño de partículas o proporción de sustancias extrañas pueden oscilar considerablemente e influir notablemente en el proceso de combustión, tanto en los quemadores como en los calcinadores. Por ello, en la producción de combustibles de sustitución hay que prestar una especial atención a la selección cuidadosa de los productos de partida, a su elaboración y al control de calidad.

Otros aspectos esenciales son los requisitos técnicos en la propia planta cementera. Entre otros hay que tener en cuenta el tiempo de permanencia en el calcinador de las partículas combustibles hasta su combustión completa, que está determinado por la longitud del calcinador y por la velocidad de flujo. Según la Directiva 2010/75 CE, en la combustión de residuos hay que mantener una temperatura de combustión mínima de 850 ºC durante al menos 2 segundos, lo que debe garantizarse mediante la correspondiente estructura del calcinador, así como por el tamaño de grano y demás propiedades físicas del combustible sustitutivo.

La experiencia de las plantas cementeras indica que es posible el funcionamiento con calcinador con prácticamente el 100 % de combustibles de sustitución y también con composiciones diferentes. De hecho pueden utilizarse eficazmente la celulosa en fibras (fluff), harina animal, tela asfáltica triturada, restos de destilación e incluso pellets de combustible sustitutivo. La introducción de los combustibles en el calcinador se realiza neumáticamente para combustibles de sustitución que puedan ser impulsados por aire, como el fluff o la harina animal, y mecánicamente mediante un sistema de dosificación, para el resto de los materiales citados.

(c) Dirk Lechtenberg & Dr. Hansjörg Diller