159601060 QUEMADORES Para Hornos De Cemento

LA EVOLUCIÓN DEL DISEÑO DE
QUEMADORES PARA HORNOS
CEMENTEROS

EL HORNO CEMENTERO ES EL CORAZÓN DEL PROCESO DE
FABRICACIÓN DE CLÍNKER Y AUNQUE EN LAS PLANTAS MODERNAS LA
MAYOR PROPORCIÓN DE COMBUSTIBLE SE QUEMA EN LOS
PRECALCINADORES, EL QUEMADOR PRINCIPAL
PRINCIPAL SIGUE SIENDO EL
PRINCIPAL PROTAGONISTA DEL SISTEMA
Desde que Ransome patentó la incorporación del horno rotatorio en la fabricaciónde cemento en 1885, sus características han sido permanentemente
modificadas en razón del tipo de proceso, combustible utilizado, capacidad de
producción y la permanente necesidad de optimización energética.
El diseño del quemador ha tenido que evolucionar asumiendo tales cambios y
cumpliendo sus funciones como verdadero "timón" del proceso.
En cualquier proceso industrial, el quemador cumple lasfunciones de aportar
aire y combustible, mezclarlos, encender y quemar la mezcla y desplazar los
productos de combustión.
En un horno cementero, el quemador cumple tales funciones y además tiene
una activa participación en el proceso, resultando su manejo de importancia
determinante en el control operativo de todo el sistema. Son muy pocos los
diseñadores y fabricantes de quemadores para hornoscementeros, por resultar
un sector muy especializado y requerir estas actividades investigación aplicada
muy costosa.

Sin embargo, el mejor centro de investigación en este campo es el propio
horno; por ello, el criterio del ingeniero de planta resultará muy valioso para
inducir tendencias y precisar objetivos.
En la FIGURA 1 se muestra el acortamiento de la longitud del horno para los
procesos defabricación progresivamente utilizados.

Figura 1
Evolución del horno cementero

La evolución de los quemadores para hornos cementeros está fuertemente
ligada a este esquema, que representa en cierta forma la historia de fabricación
del cemento
Antes de 1950
Predominaban los hornos largos vía húmeda y se utilizaba casi exclusivamente
carbón mineral como combustible.
El quemador de carbónpulverizado estaba constituido por un simple tubo
(UNICANAL), con una tobera de diseño básico elemental.
El control del flujo de carbón dependía del diámetro de la tobera y la velocidad
de salida: a mayor velocidad, la llama se acorta y se hace más intensa. El tipo
de llama es axial y el % de aire primario varía entre 15 y 40%.

De 1950 a 1960
Surge el petróleo como alternativa de empleo cómoda, barata yeficiente,
determinando la sustitución radical del carbón, con mayor rapidez que la
investigación sobre nuevos diseños.
Por ello, se utiliza inicialmente el quemador por atomización mecánica de
presión directa con estrecho margen de regulación (3 a 1), y utilizando
presiones muy altas (hasta 90 atm) o varias boquillas para mayores caudales.
Progresivamente se mejoran los diseños: la abertura de laboquilla se hace
variable, se adapta un retorno que permite aumentar el margen de regulación
hasta 8 a 1, evitando paralizaciones para cambio de boquilla; se incorpora el
aire comprimido como fluido pulverizador, etc.
También se utiliza el quemador ultrasónico, atomizando el petróleo con ondas
sonoras de 10,000 a 20,000 Hz generadas en toberas acústicas con aire o
vapor a 6 atm.
De 1960 a 1980Prevalece el intercambiador de calor del crudo en suspensión de gases, se
acortan los hornos y se incrementan los niveles de producción, aumentando el
diámetro del horno.
Surge el quemador de doble control de presiones (axial-radial), predominando
en todo el mundo los quemadores PILLARD PM-MY y FLS-TSFM que permiten
concretar el concepto esencial de la llama ajustable en marcha, logrando
disminuir elaire primario hasta un 12 a 15%.

Atomizador Pillard de Presión Mecánica

De 1980 a 1985
El concepto de la precalcinación y la reconversión del petróleo al carbón provocado por la crisis energética determinan un cambio radical en el diseño de
quemadores.
Las nuevas tecnologías de fabricación no admiten los diseños antiguos de los
quemadores de carbón y el esfuerzo de los fabricantes de...