|
01/26/2006
Donaldson Filter Components Ltd
7 The Parks
Newton le Willows, WA12 0JQ, England
|
Jenny Nash
+44 (0) 1942 711711
|
PARA SU PUBLICACION INMEDIATA
GUIA PARA LA SELECCIÓN DE LOS MATERIALES FILTRANTES A USAR EN LOS FILTROS DE MANGAS EN LA INDUSTRIA DEL CEMENTO
POR DONALDSON MEMBRANES
Los filtros de mangas son uno de los elementos vitales dentro del proceso industrial de separación en la industria cementera, es por ello, que tiene una importancia capital realizar la selección más adecuada de los materiales filtrantes a usar.
Aunque generalmente los materiales filtrantes representan una parte relativamente pequeña del coste total del sistema, son de hecho uno de los factores críticos para conseguir el éxito de la instalación.
Se generan grandes cantidades de polvo volátil durante los procesos de obtención de materias primas en las fases de minería y extracción, y luego durante el triturado, la calcinación y producción de clincker, refrigeración, molienda, almacenaje y embalaje
Sin embargo, estas emisiones pueden ser adecuadamente controladas operando en sistemas cerrados, donde se obliga al aire del proceso cargado de polvo a pasar a través de un filtro de tela para la separación del polvo antes de volver a liberar el aire a la atmósfera. El polvo así captado puede ser devuelto a los procesos de producción o bien ser mezclado con otros productos de cemento.
Durante este proceso de filtrado en un filtro de mangas, el polvo es separado del aire al hacer pasar esa corriente de aire cargada por algún tipo de material poroso, donde son captadas las partículas de polvo sobre la superficie del material.
Los filtros pueden contener desde unos pocos, a varios miles de metros cuadrados de tejido que efectúa la separación eficiente del polvo, actuando como una barrera para captar las partículas. Por lo tanto, entre los muchos factores que deben ser tenidos en cuenta en el proceso de filtración, uno de los importantes es que los materiales filtrantes escogidos sean capaces de retener partículas sólidas y al mismo tiempo permitan pasar al gas.
Debido al uso de grandes chimeneas, las emisiones de polvo que provienen del proceso de calcinación y los molinos pueden tener un importante impacto sobre áreas muy grandes, comportando tanto un peligro para la salud como una pérdida de producto. Es por tanto vital que los materiales filtrantes empleados en esos filtros puedan inhibir satisfactoriamente las emisiones de polvo contaminante al ambiente para poder satisfacer las rigurosas y cada vez mas exigentes normativas medio ambientales y su control.
Factores que determinan la selección del material filtrante a usar
Los siguientes factores deben tenerse en cuenta antes determinar la selección del material filtrante:
Temperatura
De todos los factores de mas peso que deben ser tomados en cuenta, es probablemente la temperatura de trabajo la que se toma como el primer parámetro a considerar, independientemente de cuales puedan ser las condiciones del gas. Las aplicaciones en filtración se dividen en dos grandes grupos: filtración a baja temperatura, esto es, aquellas que trabajan a temperatura ambiente, como las de molienda, triturado, mezcla y operaciones de envasado; y la filtración a alta temperatura, donde se induce calor o este es parte del proceso, como seria en calderas, incineradores, secadores o hornos de calcinación.
Condiciones químicas adversas y del gas
La capacidad del tejido de resistir la degradación por parte de ácidos, álcalis, solventes y agentes oxidantes presentes en el gas deben ser evaluados tanto para las temperaturas de trabajo que van a darse en la operación de filtración como para los niveles esperados de concentración de estos.
Humedad
Debe averiguarse la resistencia a la Hidrólisis del material a la temperatura y los niveles de humedad esperados.
Estabilidad dimensional
Los materiales filtrantes a usar deben ser resistentes tanto al encogimiento como a la elongación a las temperaturas y condiciones de gas esperadas.
El tipo de filtro
Aquí deben tenerse en cuenta el sistema de limpieza de las mangas y la presión de limpieza, la construcción de la manga y la configuración de la jaula.
Historial existente
Deben tomarse en consideración las incidencias de anteriores experiencias en el filtro.
¿De qué materiales podemos disponer?
Los materiales filtrantes equipados con membrana microporosa Tetratex® de ePTFE de Donaldson Membranes ePTFE tienen una contrastada experiencia como materiales de alta eficiencia y eficacia en filtración, con varios tipos de membrana disponibles para obtener, en función de los parámetros de trabajo el rendimiento deseado: Tetratex Release, Tetratex, Tetratex High Efficiency y Tetratex Ultra High Efficiency. Estos laminados de alto rendimiento proporcionan un excepcional desprendimiento de la torta de polvo, una reducida pérdida de carga, un mayor flujo de aire, y una alta retención de partículas.
Las membranas Tetratex se fabrican íntegramente a partir de una resina polimétrica de PTFE. Son químicamente inertes y térmicamente estables hasta los 325 °C. Las membranas para filtración disponen como regla general de más de 100 millones de poros por cm2. Las membranas se unen mediante temperatura a una amplia variedad de sustratos, que incluyen tejidos, “spun bond” y fieltros punzonados y que son usados en filtros para la captación de polvo en filtros de mangas del tipo pulse jet o de aire inverso así como en filtros de cartuchos.
Tetratex es una membrana para filtración en superficie que actúa como una precapa primaria, con lo que no es necesaria la formación de la torta de polvo para que esta actúe como ayuda en el proceso de filtración. Tetratex preserva la integridad del sustrato al inhibir la penetración de la partícula de polvo en éste y restringiendo la formación de la torta a la superficie, manteniendo un óptimo paso de aire y un valor de perdida de carga estable en el tiempo.
Estos materiales filtrantes mejoran en mucho el funcionamiento de los materiales convencionales que confían en la formación de una torta superficial en la manga para retener las partículas de polvo mas fino, y que pueden permitir la migración de éste polvo a través del sustrato, permitiendo que existan emisiones a la atmósfera y unos valores de pérdida de carga crecientes en el tiempo.
Beneficios del uso de las membranas Tetratex en filtros de mangas en la industria del cemento
De modo genérico:
En potencia una mayor vida útil de la manga
Una pérdida de carga mas estable en el tiempo
Una mayor resistencia de las mangas frente a problemas en el proceso
No se ve afectada por las variaciones en la distribución del tamaño de particula asi como en su química
Se pueden alcanzar valores de emisión mínimos
En los hornos de clincker:
Valores de pérdida de carga menores
Mayor caudal de aire
Mayor rendimiento de la producción
Reducción del consumo de energía
Ahorro en energía eléctrica para ventiladores equipados con variador de velocidad
Menor consumo de aire comprimido
Mayor vida útil de la manga
Mínimos costes de mantenimiento
En los enfriadores de clincker:
Materiales aptos para operar a alta temperatura (Tejidos de fibra de vidrio Tetratex) que permiten bien reducir la cantidad de aire de dilución o bien reducir la carga de trabajo del intercambiador de calor para asi aumentar su capacidad de enfriar
Mayor paso de aire = Capacidad de enfriamiento mayor = Mejor control del horno
Menor consumo de aire comprimido
En los molinos de cemento o los molinos de crudo:
Mayor paso de aire = Mejor barrido entre el molino y el separador = mayor producción de cemento
Pérdida de carga menor = Mayor vida útil de la manga = Posibilidad de trabajar con cementos de mayor grado
Mayor paso de aire = Mejor secado en el Molino de crudo = Mayor producción
En los molinos de carbón:
Menores valores de pérdida de carga = Caudal de aire más estable = Mejor control del proceso
Menor cantidad de polvo en las mangas = Riesgo de explosión menor
Limpieza menos frecuente de las mangas = Mayor vida útil de las manga
Reduciendo las emisiones y los valores de pérdida de carga
Un ejemplo significativo de los resultados que pueden llegar a alcanzarse gracias a una adecuada selección de los materiales de filtración se refleja en un reciente estudio de aplicación - en el cual el material Tetratex Release #5102 de Donaldson Membranes permitió aumentar considerablemente la producción en una planta de cemento en Turquía, donde un cuello de botella en el proceso de uno de los molinos de cemento reducía la velocidad del proceso de fabricación. En este caso era necesaria una solución rápida y rentable.
Después de una cuidadosa evaluación del sistema de producción del molino, Donaldson Membranes recomendó el uso de Tetratex Release #5102, un fieltro punzonado de Poliéster 100 % que emplea la membrana de ePTFE de alto rendimiento Tetratex Release ®, para 2,500 mangas, que debían ser fabricadas e instaladas por el especialista alemán Fasse Filter.
La inspección que se realizó sobre el proceso del molino de cemento reveló que los valores de emisión y la pérdida de carga del filtro eran demasiado elevadas. Las mangas que había instaladas en el filtro estaban fabricadas con un punzonado convencional de Poliéster de 450-500 g/m2 y una permeabilidad al aire de 100 a 250 l/dm2min. Los parámetros de funcionamiento del filtro indicaban un caudal de 176.500m3/h, con una pérdida de carga de 197mm de columna de agua, y la limpieza de las mangas se realizaba con aire comprimido a una presión de 6 bar y controlada mediante un temporizador.
Se acordó pues un primer pedido a Fasse Filter para el suministro y supervisión de la instalación de 2.500 mangas fabricadas con material Tetratex #5102 con “snap ring” para sustituir a las existentes.
Tras cuatro semanas operando con las nuevas mangas ya se han detectado importantes mejoras en el proceso. El caudal de aire ha aumentado a 179.500 m3/h, mientras que la pérdida de carga ha disminuido a 131 mm de columna de agua y la presión de limpieza de las mangas se ha reducido a 5 bares.
El Director de la planta estaba encantado de poder comentar como Donaldson Membranes y Fasse Filter han conseguido mejorar el proceso reduciendo la pérdida de carga en un tercio, eliminando las emisiones visibles de polvo a la atmósfera y eliminando el cuello de botella, aumentando además la producción y los beneficios.
Sustitución Ecológica de Precipitadores Electroestáticos
Donaldson Membranes fue elegido para suministrar el material para fabricar las mangas de los filtros de mangas a usar en el proceso de transformación de la línea de producción de cemento por vía seca en la planta de Heidelberg Cement en Lixhe.
Heidelberg Cement, compañía líder a nivel mundial en la producción de cemento, hormigón y materiales de construcción, cerró el proceso de fabricación de cemento por vía húmeda en su planta de Lixhe para llevar a cabo una completa modernización del proceso en su transformación a proceso por via seca con el objeto de incrementar la capacidad productiva de las 3.400 hasta las 4.200 toneladas por día, maximizar el uso de combustibles secundarios mas rentables y cumplir con las normativas medioambientales.
Como parte de la modernización y para reducir las emisiones de polvo, se instalaron dos filtros de mangas para el desempolvado de los gases del horno de clincker y los del enfriador de clincker. Las emisiones de NOx se han logrado reducir mediante la instalación de un sistema de combustión por etapas en el precalentador.
Anteriormente los gases del horno y una parte de los gases del enfriador que se usaban para secar las materias primas en un secador rotatorio, eran desempolvados en un precipitador electroestático. Este precipitador electroestático, con emisiones de polvo del orden de los 50 mg/Nm3, era claramente insuficiente para procesar el alto volumen de gas y satisfacer las cada vez mas exigentes regulaciones medioambientales. Por tanto era necesario instalar un nuevo filtro de mangas que operase como filtro del horno.
Las membranas Tetratex de ePTFE se han convertido en una clara alternativa en cuanto a la elección de los materiales y la tecnología para la sustitución de precipitadores electroestáticos (ESP) mediante filtros de mangas en los procesos de desempolvado de los hornos de clincker, así pues la recomendación de Donaldson Membranes fue la de Tetratex #6255 con sus requisitos de un aire comprimido para la limpieza de las mangas a una menor presión así como una menor frecuencia de limpieza de las mangas gracias a sus excepcionales propiedades de desprendimiento de la torta de polvo al tiempo que permite alcanzar niveles de emisión de partículas del orden de cero, una mayor vida útil de las mangas y menores costes de mantenimiento.
El filtro de mangas, suministrado por Redecam, comprende 7680 mangas de una longitud de 4.5 metros y un diámetro de 145mm con una garantía de 5 años. Las mangas de fabricaron con Tejido de fibra de vidrio #6255 con membrana Ultra High Efficiency Tetratex de ePTFE, adecuada para operar en continuo con temperaturas de hasta 260ºC. El filtro de mangas se instaló detrás del secador de materias primas con la finalidad de desempolvar los gases procedentes del horno y una parte de los gases del enfriador cuando el secador está operando - y fue construido usando la cubierta del antiguo precipitator electrostático conservándola como cámara del filtro. Para proteger el filtro contra altas temperaturas una torre de acondicionamiento ha sido añadida al circuito para enfriar los gases en el caso de darse una carencia de materias primas en el secador.
El Nuevo filtro de mangas ha estado en funcionamiento desde Julio de 2001 y las mangas siguen operando perfectamente. Las emisiones se han reducido drásticamente de los 50 mg/Nm3 iniciales hasta valores inferiores a los 3 mg/Nm3. La pérdida de carga garantizada es de 80 mm, aunque actualmente los valores que se obtienen son ligeramente superiores debido a un mayor caudal de los gases.
El filtro de mangas ha permitido una drástica reducción de las emisiones de polvo (y de mercurio) y la garantía de vida útil de las mangas se ha cumplido.
Actualmente el horno opera con un rendimiento que oscila entre las 4.400 y las 4.600 toneladas diarias (un 5-10 % por encima del valor nominal de la instalación). La temperatura de los gases de salida puede ser regulada entre 350°C y 420°C y la pérdida de carga del sistema opera con valores reducidos del orden de 340-370 mm de columna de agua.
Tetratex #6255 es el material idóneo para los filtros de mangas empleados en el desempolvado de los hornos de clincker así como para otras aplicaciones a alta temperatura.
EL tejido Tetratex #6255 de fibra de vidrio con membrana Tetratex de ePTFE Ultra High Efficiency es adecuado para operar en continuo con temperaturas de hasta 260ºC. Es por tanto la elección mas adecuada para filtros de mangas del tipo Pulse Jet empleados para filtrar el polvo de los gases cargados de los hornos de clincker y molino de crudo en una planta de cemento, usando un sistema de limpieza “off-line”, donde la temperatura habitual de funcionamiento puede oscilar de los 220 a los 240°C.
El sistema de limpieza “off-line” es altamente efectivo y está diseñado para reducir los valores de pérdida de carga y el consumo de aire comprimido al tiempo que prolonga la vida útil de las mangas y reduce las necesidades de mantenimiento del filtro. El material Tetratex #6255 de Donaldson Membranes mejoró enormemente el proceso, al requerir un aire comprimido para la limpieza de las mangas de menor presión así como una limpieza menos frecuente de éstas gracias a sus propiedades excepcionales de desprendimiento de la torta de polvo, permitiendo obtener además valores de emisiones del orden de cero.
Una tecnología de control imbatible
Como los casos prácticos anteriores ilustran, el tipo de solución depende del problema a solucionar y las condiciones de trabajo - pero no hay duda en que ya se reconoce de modo probado de que la mejor tecnología de control disponible actualmente para la captura de partículas muy finas y difíciles en las aplicaciones en que se emplean tejidos filtrantes es aquella que emplea las membranas de ePTFE.
|
