Um forno de eixo vertical aquece o material em um recipiente fixo e vertical. O feed entra na parte superior. Ele passa por uma cama quente e sai pelo fundo. A produção estável precisa de fluxo uniforme de material, bom fluxo de gás e entrada de calor correta.
Os fornos de cal e cimento têm funções diferentes. Um forno de cal transforma calcário em cal viva. Um forno de cimento transforma farinha crua preparada em clínquer. Sua alimentação, necessidades de calor e testes de produtos são diferentes. Essas diferenças são importantes quando um forno é selecionado.
Estrutura do Forno
As partes principais de um forno vertical
Uma concha de aço segura o revestimento refratário. O forro protege a casca do calor. O equipamento de alimentação espalha o material pela parte superior. O sistema de descarga remove o produto do fundo. Os ventiladores movem ar e gás pelo sistema.
Em um forno de cal comum de eixo único, a pedra desce enquanto o gás quente sobe. O ar entra na zona inferior e retira calor da cal. O mesmo recipiente fornece pré-aquecimento, calcinação e resfriamento. Estas zonas podem mover-se à medida que a alimentação, o combustível e o fluxo de ar mudam.
Processo de Trabalho
Prepare e espalhe a ração
Para a produção de cal, o calcário é triturado e peneirado. Pequenas partículas, chamadas de finos, podem bloquear os espaços entre as pedras. Pedras grandes demoram mais para aquecer. Uma faixa estreita de tamanho ajuda o gás a passar uniformemente pelo leito.
A alimentação deve ser espalhada pelo eixo. Não deve acumular-se de um lado. A resistência da pedra, a umidade e o conteúdo químico também afetam o processo e a cal acabada.
Um forno de eixo de cimento usa farinha crua preparada. Em um processo baseado em pellets, a mistura de farinha, o conteúdo de combustível e a resistência do pellet precisam de um controle rigoroso. Os tamanhos dos pedaços de calcário não são um guia de tamanho para pellets de cimento.
Pré-aqueça e calcine o material
O aumento do gás quente aquece a nova alimentação. A umidade sai do material antes de atingir a zona quente principal.
Num forno de cal, o calor quebra o carbonato de cálcio em óxido de cálcio e dióxido de carbono:
CaCO₃ + calor → CaO + CO₂
O calor deve atingir o centro de cada pedra. O gás formado no interior também deve escapar. Uma pedra pode parecer queimada por fora, mas ainda assim ter um núcleo não queimado. Muito calor ou tempo também pode reduzir a reatividade da cal.
O clínquer de cimento precisa de mais reações. A cal reage com compostos de sílica, alumina e ferro para formar minerais de clínquer. A temperatura máxima do material é de cerca de 1450 graus. Esta temperatura do clínquer não é uma meta para todos os fornos de cal.
Resfrie e descarregue o produto
O ar entra na parte inferior do forno e esfria o produto quente. Em um forno de eixo contracorrente comum, esse ar quente suporta a combustão acima. Esta recuperação de calor ajuda a reduzir o uso de combustível.
O sistema de descarga controla a rapidez com que a cama desce. As taxas de alimentação, combustível, ar e descarga devem funcionar juntas. A descarga irregular pode deixar algum material no forno por mais tempo do que outro material. O produto então segue para transportadores e armazenamento. A cal virgem deve ser mantida seca.
Princípios Operacionais
Equilibre alimentação, calor e fluxo de ar
Os operadores precisam ler vários sinais juntos. As taxas de alimentação e descarga mostram como a cama se move. As leituras de temperatura mostram onde o calor é usado. As leituras de pressão ajudam a mostrar alterações no fluxo de gás através do leito. Testes de gás e testes de produtos ajudam a verificar o resultado.
Mais finos, acúmulo ou má distribuição de alimentação podem dificultar o fluxo de gás. Uma mudança na temperatura de exaustão pode mostrar que a transferência de calor mudou. Uma leitura por si só não mostra a causa completa. Compare tendências em todo o forno.
A pressão também muda com a localização. A pressão acima do leito não é igual à pressão do ar abaixo dele. Use os pontos de ajuste para o sistema de forno e ventilador selecionado. Não aplique um valor de pressão a todo o forno.
Leia cada figura para o forno certo
| Tipo de forno | Item | Valor | Usar |
|---|---|---|---|
| Forno de cal de eixo único | Produção de limão | 100–400 t/d | Produção de cal viva |
| Forno de eixo de cimento | Saída de clínquer | 12–35 t/h | Clínquer de cimento |
| Forno de cal PFR | Tamanho da pedra | 30–80 mm | Calcário peneirado |
| Forno de cal PFR | Proporção de tamanho de pedra | 2:1 | Uma faixa de tamanho selecionada |
| Forno de cal PFR | Gás de escape | Cerca de 150 graus | Projeto de forno PFR vinculado |
A faixa completa de 30–80 mm tem uma proporção de tamanho de cerca de 2,67:1. Não deve ser tratado como uma faixa de alimentação 2:1. Frações como 30–60 mm ou 40–80 mm atendem à proporção de 2:1.
Os parâmetros finais do equipamento são selecionados de acordo com as necessidades de material, produção, processo e local. Entre em contato com a AGICO para discutir a configuração correta do forno.
Opções de tecnologia
Projetos de forno de três eixos
Um forno de eixo único utiliza um leito de material. A distribuição da alimentação, o fornecimento de combustível e a descarga inferior ajudam a manter o processo uniforme. Veja oforno de cal de eixo verticalpara uma opção de produção de cal relacionada.
Umforno de eixo anulartem uma passagem de material em forma de anel entre as partes interna e externa. Seus caminhos de gás diferem daqueles de um eixo simples. As peças internas também afetam o acesso para instalação e reparo.
A forno de cal de eixo duplopode usar tecnologia regenerativa de fluxo paralelo, ou PFR. Os dois eixos conectados trocam de função. Durante a queima, o gás quente e o material se movem na mesma direção na zona de queima. O sistema recupera calor antes da mudança de funções.
Energia e Limitações
Compare o uso de calor para o mesmo produto
A carcaça do forno de eixo permanece imóvel. Não é necessário um acionamento para girar um corpo longo do forno. Ventiladores, equipamentos de alimentação, unidades de descarga e transportadores ainda utilizam eletricidade. A potência do motor do forno não é igual ao consumo total de energia da planta.
O uso de calor muda com o tipo de forno. As conclusões MTD da Comissão Europeia de 2013 apresentam os seguintes intervalos para a produção de cal e de cal.
| Tipo de forno | Consumo de calor (GJ/t de produto) |
|---|---|
| Forno de eixo PFR | 3.2–4.2 |
| Forno de eixo anular | 3.3–4.9 |
| Forno rotativo pré-aquecedor | 5.1–7.8 |
| Forno rotativo longo | 6.0–9.2 |
O uso de combustível também depende da qualidade da pedra, do tipo do produto, da carga do forno e da recuperação de calor. Estes números abrangem cal e dolime. O clínquer de cimento possui um processo e equilíbrio térmico diferenciados.
Compartilhe o material, a produção, o combustível e os detalhes do local com a AGICO para uma revisão do projeto.
Revise os requisitos do processo
Forno de eixo: mantenha os caminhos do gás abertos
Um forno vertical precisa de lacunas abertas no leito para que o gás possa passar. Demasiados finos, pedras fracas ou alimentação irregular podem bloquear estes caminhos. O tamanho da alimentação e o controle da descarga são, portanto, tarefas fundamentais.
Seu casco fixo e vertical coloca várias zonas de calor em um recipiente. O layout da planta ainda precisa de espaço para equipamentos de alimentação, ventiladores, limpeza de gases e acesso para reparos.
Forno rotativo: mova o material através da casca
Um forno rotativo usa uma carcaça giratória ligeiramente inclinada. A carcaça giratória se move e mistura o material à medida que ele passa pelo forno. A planta também necessita de acionamento, rolos de suporte, vedações e um sistema de refrigeração adequado.
A melhor escolha depende da ração, do produto e do processo. Veja ocomparação entre forno rotativo e forno de eixo verticalpara mais detalhes.
Incluir limpeza de gases na planta
A limpeza do gás faz parte do sistema do forno. O fluxo de gás, a temperatura e a carga de poeira afetam a escolha do equipamento. As condições de combustível e combustão também afetam as emissões. O dióxido de carbono vem tanto da calcinação do calcário quanto da queima de combustível. Um filtro de poeira remove a poeira; não remove este processo CO₂.
Fatores de custo
Planeje o custo total da planta
O preço do forno é apenas parte do orçamento. Uma planta em funcionamento também precisa de manuseio de ração, fornecimento de combustível, ventiladores, limpeza de gases, controles e manuseio de produtos. Fundações, estruturas metálicas e obras no local aumentam o custo instalado.
Comece com a produção necessária e a qualidade do produto. Depois defina quais equipamentos e serviços o preço inclui. Isso torna as ofertas dos fornecedores mais fáceis de comparar.
Produção e qualidade do produto
Preços de combustível e eletricidade
Equipamento e escopo do local
Equipamento e trabalho no local
Confira a lista completa de equipamentos. Inclui armazenamento, transportadores, trabalho elétrico, fundações e instalação. O acesso ao local e o espaço de elevação também afetam o trabalho e o custo.
Combustível e eletricidade
O custo do combustível por tonelada é igual ao uso de calor em GJ/t multiplicado pelo preço do combustível por GJ. O custo da eletricidade por tonelada é igual ao consumo de energia em kWh/t multiplicado pelo preço local da eletricidade.
Refratários e peças de reposição
Permitir verificações de refratários, reparos de revestimentos e peças de reposição. Dispositivos de alimentação, peças de descarga, ventiladores, vedações e instrumentos também necessitam de manutenção. Use a lista de equipamentos selecionados para planejar peças sobressalentes.
Acesso de reparo e tempo de inatividade
O acesso deficiente pode fazer com que um reparo simples demore mais. Planeje plataformas seguras, pontos de elevação e espaço para remoção de peças. O orçamento também deve permitir a perda de produção durante paragens planeadas.
Instalação
Construa uma base sólida e forro
A fundação deve suportar a casca, o revestimento refratário, os equipamentos e a carga de materiais. As condições do terreno, o vento e as necessidades sísmicas locais afetam o projeto. Verifique as âncoras, os níveis e o plano de içamento antes de iniciar o trabalho.
As seções da casca são unidas e alinhadas. O trabalho refratário segue o projeto de revestimento aprovado. Cada zona necessita do tijolo certo, isolamento, juntas e espaço para expansão térmica.
Alinhe o equipamento de alimentação e descarga com o forno e os transportadores. Verifique ventiladores, dutos, controles e instrumentos como um único sistema. O comissionamento inclui testes de direção, secagem de refratários e aquecimento controlado.
Manutenção
Encontre problemas antecipadamente
Verifique as temperaturas da carcaça, as tendências de pressão, as condições do acionamento, a distribuição da alimentação e a qualidade do produto. Uma nova área quente na casca precisa de atenção. A temperatura por si só não mostra a espessura exata do revestimento restante.
Verifique os dispositivos de alimentação, vedações, peças de descarga, ventiladores e rolamentos. Mantenha as saídas de combustível limpas. O fluxo irregular de combustível pode criar áreas quentes e frias na cama.
Durante uma parada planejada, verifique o revestimento quanto a desgaste, rachaduras, tijolos soltos e danos químicos. Compare essas descobertas com os registros operacionais. Guarde peças sobressalentes adequadas e forneça acesso seguro para trabalhos de reparo.
Perguntas frequentes
Por que um forno pode produzir cal queimada e cal queimada demais?
O calor e o tempo podem diferir na cama. Verifique o tamanho da pedra, a distribuição da alimentação, o fluxo de combustível e a descarga em conjunto. Envie à AGICO os resultados dos testes do produto e os registros do forno para ajudar a analisar o problema.
Um forno de cimento pode ser selecionado em uma mesa de forno de cal?
Os dois fornos têm funções diferentes. O clínquer de cimento necessita de farinha crua preparada e reações de formação de clínquer. A cal viva é produzida pela calcinação do calcário. Informe à AGICO qual produto e ração seu projeto utilizará.
O que é necessário para uma comparação de custos útil?
Envie à AGICO a meta de produção, resultados de testes de materiais, faixa de tamanho de pedra, detalhes de combustível e plano do local. Indique quais equipamentos e serviços a oferta deve incluir. Compare o mesmo escopo da planta, bem como o preço.
O que deve ser acordado antes da instalação?
Combine desenhos, cargas de fundação, planos de elevação, detalhes refratários e tarefas de comissionamento. Discuta o acesso, as peças sobressalentes e a preparação do operador com a AGICO antes do início do trabalho no local.
