A Dynamis possui diversas soluções para reduzir o seu custo de produção. Veja algumas situações em que a nossa atuação pode trazer excelentes resultados:

1 - Meu custo de combustível do forno está alto

Para reduzir o seu custo de combustível no forno apresentamos três principais soluções desenvolvidas com a tecnologia Dynamis:

Desde seu primeiro projeto de Sistema de Combustão para Resíduos em 2004, a Dynamis já realizou mais de 50 trabalhos envolvendo a utilização de combustíveis alternativos. Todos com diversos tipos de resíduos e para as plantas dos principais grupos cimenteiros. Isso permitiu à Dynamis definir as características mínimas a serem atendidas por um sistema de manipulação e injeção de combustíveis alternativos, para que este seja altamente robusto e de elevada confiabilidade (e assim possa atingir níveis de substituição acima de 70% sem comprometer a operação nem a qualidade do clinquer), porém ainda assim mantendo uma certa simplicidade em seu conceito e instalação.

Na base de toda esta tecnologia está o emprego de simulações em softwares de CFD. Com isso a Dynamis desenvolveu um método para definição de quantidade ótima e os melhores pontos de injeção desses combustíveis seja no calcinador, seja na caixa de fumaça / riser duct. Para isso, são levados em consideração diversos parâmetros de operação (temperaturas, concentrações de oxigênio, velocidades dos gases), a geometria do calcinador (e da caixa de fumaça / duto de ascensão) e as características dos combustíveis.

A Dynamis tem competência técnica e capacidade de pessoal para incluir em seu escopo de serviços desde o recebimento do combustível (galpão de resíduos) até a sua combustão no calcinador, englobando todas as disciplinas envolvidas: processos, mecânica, elétrica, civil, instrumentação e automação.

O queimador D-Flame foi desenvolvido com olhos para melhorar a combustão, tanto do combustível principal como de combustíveis alternativos.

Um exemplo dos diversos casos de sucesso de combustível sólido são os fornos da planta de Degerhamn, na Suécia. Com a utilização do queimador D-Flame, ocorre uma substituição de carga térmica de aproximadamente 70% utilizando RDF e outros resíduos orgânicos.

Outro caso de sucesso é o queimador do forno de uma das plantas da cidade de Cantagalo/RJ. Após a instalação de uma lança fornecida pela Dynamis para injetar resíduos líquidos, obteve-se um aumento de aproximadamente 70% no volume de injeção do resíduo oleoso.

Dynamis D-Flame

D-Flame

Queimador Dynamis com Canal para Resíduos sólidos e canal de ar para suspensão do resíduo sólido. O ar de suspensão evita que o resíduo caia sobre o material, proporcionando tempo suficiente para sua combustão

Dynamis - Lança

Lança Dynamis

Bico de nebulização de combustíveis líquidos do tipo câmara aberta, que permite a formação de gotas de pequenas dimensões, o que potencializa a sua combustão

O uso de combustíveis com alto conteúdo de enxofre, em especial o coque de petróleo de alto enxofre, são opção para redução de custo comparado ao carvão mineral, óleos e mesmo em relação à coque de petróleo de baixo enxofre.

Altos índices de enxofre no combustível é correlacionado à maior recirculação de finos. Essa quantidade de pó, em geral, compromete a estabilidade do forno e consequentemente o tamanho e formato dos cristais de Clínquer.

A geometria otimizada da cabeça de queima e os parâmetros operacionais de projeto relativos ao ar primário, principalmente fluxos, pressões e velocidade de injeções do queimador D-Flame, compensam os efeitos negativos do enxofre no forno. É o que foi provado pelo caso da instalação do D-Flame no forno W8 da planta Votorantim Cimentos da cidade de Rio Branco do Sul/PR – Brasil. Onde mesmo operando com coque de petróleo de alto enxofre (5 a 6% de enxofre), o forno se estabilizou mais rápido que o usual, além de gerar cristais de clínquer 14% menor em comparação com os resultados do forno com o queimador anterior.

clinquer d-flame dynamis

Melhoria do clínquer

Amostra de clínquer antes (esquerda) e depois (direita) do uso do D-Flame como queimador principal do forno

d-flame cfd dynamis

Simulação CFD

Simulação em CFD dos fluxos de ar primário e secundário com queimador D-FLAME (esquerda) e queimador convencional (direita)

2 - Meu custo de combustível com a moagem/secagem está alto

Para reduzir o seu custo com a moagem/secagem apresentamos duas principais soluções desenvolvidas com a tecnologia Dynamis:

O uso do combustível sólido pulverizado em substituição ao óleo ou gás em geradores de gases quentes pode trazer redução de custos operacionais significativos para processos de secagem e/ou moagem. Geralmente essa substituição de combustível se esbarra em um alto custo de investimento provocado pela necessidade de equipamentos de grande porte e/ou mudanças significativas no layout.

O D-Gasifier é um gaseificador compacto, que pode ser instalado em uma câmara de gases quentes já existe, em substituição ao queimador convencional à óleo ou gás. Exige mínimas alterações de layout.

Em uma moagem de cimento, de uma fábrica localizada no interior do Ceará, a Dynamis substituiu o queimador convencional a gás natural pelo D-Gasifier. Como este equipamento, de potência de 6 Gcal/h, gaseifica o combustível com eficiência muito alta, a fábrica de cimento teve uma economia igual à diferença de preço direta dos combustíveis (R$/caloria). O retorno sobre o investimento foi de apenas 6 meses.

Dynamis D-Gasifier

D-Gasifier

D-Gasifier em um Gerador de Gases Quentes em moagem de cimento

O uso de biomassa ou combustível sólido bruto em substituição ao óleo ou gás em geradores de gases quentes pode trazer redução de custos operacionais significativos para processos de secagem e/ou moagem. Geralmente essa substituição de combustível se esbarra em um alto custo de investimento provocado pela necessidade de equipamentos de grande porte e/ou mudanças significativas no layout.

O Gerador de Gases Quentes a Leito Fluidizado da Dynamis foi desenvolvido através de pesquisas em parceria com Institutos e Universidades. Utilizando-se do software CeSFaMB™/ CSFMB©, que simula leitos fluidizados, e das experiências de projetos de leitos fluidizados com diversos combustíveis já implementados pela empresa, a Dynamis desenvolveu uma solução mais compacta e otimizada para a geração de gases quentes. São utilizados tanto os combustíveis fósseis brutos (carvão mineral e coque de petróleo) como de diferentes biomassas. Entre eles: caroço de açaí, carvão vegetal, cavaco de madeira, cana de açúcar, capim elefante e casca de arroz.

Dynamis Gerador de Gases Quentes

Gerador de Gases Quentes

3 - Meu custo com energia elétrica está alto

Para reduzir o seu custo com energia elétrica apresentamos três principais soluções desenvolvidas com a tecnologia Dynamis:

São diversas as fontes de calor residual presentes em plantas de cimento, cal e pozolana. Dentre elas, estão gases de escape, ar e líquidos quentes provenientes de resfriadores e gases residuais do forno. Esse calor residual pode ser utilizado para a geração de energia elétrica, por meio de um sistema de Waste Heat Recovery, que reaproveita essa energia térmica para gerar o vapor que movimenta as turbinas, em um processo chamado de cogeração.

A Dynamis já realizou diversos estudos na área de recuperação de energia térmica residual de fornos de cimento para a geração de eletricidade. Para avaliar a viabilidade técnico-econômica do projeto, são levantadas algumas alternativas de cogeração. A competitividade entre elas é analisada por meio de comparação entre os orçamentos e custos de montagem a nível local. Por fim, os resultados dessa análise elaborada geram as recomendações a serem apresentadas ao cliente. A Dynamis também pode avaliar outros aspectos que impactam o projeto, tais como segurança, questões ambientais e integração elétrica da unidade de cogeração com a operação diária da planta.

A geometria otimizada da cabeça de queima do D-Flame e os parâmetros operacionais de projeto relativos ao ar primário, principalmente fluxos, pressões e velocidade de injeções, melhoram significativamente a mistura do ar secundário com o combustível, resultando em uma chama mais estável.

O caso de sucesso da instalação do D-Flame no forno W8 da planta Votorantim Cimentos da cidade de Rio Branco do Sul/PR, no Brasil, provou o impacto da melhoria da mistura do combustível com o ar secundário na qualidade do clínquer. O forno com o novo queimador D-Flame passou a produzir um clínquer com cristais C3S 14% menores (de 23,35 µm para 20,33 µm). Como resultado direto, obteve-se uma redução do consumo específico de energia elétrica do moinho de mesma ordem.

clinquer d-flame dynamis

Melhoria do clínquer

Amostra de clínquer antes (esquerda) e depois (direita) do uso do D-Flame como queimador principal do forno

Dynamis D-Flame

Consumo de Energia Elétrica

Consumo Específico de Energia Elétrica (kWh/t) antes (outubro/2015) e depois (fevereiro/2016) do D-Flame

O alto custo de energia elétrica pode estar relacionado a uma ineficiência dos equipamentos em não operar no seu maior potencial energético, o que prejudica a produtividade.

Por meio de um estudo detalhado da eficiência energética, é possível reduzir o consumo de energia elétrica. Esse estudo visa identificar as condições de operação que prejudicam a eficiência do sistema. A equipe da Dynamis utiliza a sua vasta experiência na área térmica, de energia e fluídos para identificar processos que podem ser otimizados e propor alternativas para um aumento na eficiência energética do forno, que atendam às necessidades do cliente, respeitando as limitações de operação do sistema.

4 - O custo do meu cimento está alto

Para reduzir o seu custo com cimento propomos a seguinte solução envolvendo a tecnologia Dynamis:

Em muitos países, a pozolana pode substituir o clínquer na composição do cimento em taxas de mais de 50% de materiais, naturais e/ou industriais. Os cimentos pozolânicos oferecem vantagens em relação à resistência final e à corrosão, além de reduzirem drasticamente as emissões de CO2. Em geral, possuem um consumo específico de energia menor em relação ao clínquer, tanto consumo térmico (cerca de 25% menor que o clínquer) como elétrico (cerca de 15% menor que o clínquer).

A Dynamis tem desenvolvido diversos projetos relacionados à pozolana. Dentre eles, está o de uma planta localizada na Colômbia. Neste caso, a Dynamis desenvolveu um processo de secagem, ativação (produção de pozolana industrial) e mudança de cor da argila de vermelho para cinza, podendo assim, quando misturada, manter a cor característica do cimento.

Nesse projeto, a Dynamis desenvolveu toda a engenharia, possibilitando o reaproveitamento do antigo forno de produção de clínquer desativado e de outros equipamentos usados de duas diferentes fábricas de clínquer do cliente. Otimizou também a integração desses equipamentos, reduzindo significativamente o custo e o prazo de implementação do projeto.

O processo de produção da pozolana da Dynamis, com mudança de cor ou não, passa por uma secagem utilizando o D-FDryer e o D-HotGas. Em um forno rotativo, é feita também uma calcinação em atmosfera controlada. Para isso, utiliza-se o D-Gasifier como queimador principal do forno, que é a chave para o processo. Trata-se de um processo produtivo inovador no qual foram empregados muita pesquisa e desenvolvimento, para definições como a mescla ideal de argila de diferentes pontos da mina, parâmetros de processo, blaine ideal da pozolana, entre outras varáveis de processo e produto. Para comprovação dos resultados, o desenvolvimento contou ainda com o IPT (Institutos de Pesquisas Tecnológicas) que foi contratado para comprovar as análises de caracterização da argila e realizar ensaios para confirmação de resultados práticos de características do cimento com o uso da pozolana modificada.

Dynamis Pozolana

Argila calcinada

Dynamis Pozolana

Argila calcinada

Argila natural (esquerda) e argila calcinada (pozolana) com tecnologia Dynamis (direita)

5 - Minhas emissões de gases poluentes estão altas

Para reduzir a sua emissão de gases poluentes apresentamos três principais soluções desenvolvidas com a tecnologia Dynamis:

Um dos grandes problemas das indústrias são as emissões de Óxidos de Nitrogênio (NOx), controladas por órgãos ambientais. Estes gases se formam devido às altas temperaturas dos processos térmicos e muitas empresas não conseguem controlar suas emissões. Desta forma, são obrigadas a injetar gases para abatimento do NOx, impactando significativamente os seus custos operacionais.

A Dynamis oferece uma solução customizada e completa, visando a redução das emissões de NOx. Consequentemente, impacta na redução de custo com abatimento do mesmo. Essa solução se inicia com uma coleta de dados na planta do cliente e uma simulação da condição operacional atual. Após a simulação, é realizado um estudo de engenharia envolvendo métodos e ferramentas para avaliação de fornos. Nesse estudo, são empregadas simulações fluidodinâmicas na aplicação de modelos complexos para simular a cinética química e a turbulência nos processos de combustão industrial. Assim, é possível definir quais dispositivos e processos terão mais efeito na diminuição da emissão dos óxidos de nitrogênio. Como resultado desse estudo, a Dynamis consegue prever com razoável precisão qual a possível redução das emissões de NOx após a implementação das medidas recomendadas pelo estudo.

Dentre os casos de sucesso, está o de uma linha de produção de clínquer no Egito. Após o estudo de engenharia, foram modificados a posição e alguns parâmetros de injeção de combustível. Junto à utilização dos queimadores D-CBurners, foi possível garantir uma melhor mistura dos gases com o combustível. Inicialmente, foi estimada uma redução de 25% dos níveis de NOx.

Devido ao rápido retorno sobre o investimento das modificações propostas, a Dynamis foi contratada para implementação do projeto e fornecimento dos D-CBurners. Após o comissionamento dos queimadores foi registrada uma redução de 26% nas emissões de NOx na chaminé do forno. Para saber mais sobre esse caso, acesso o artigo publicado a seguir.

Dynamis Redução NOx

Simulação de NOx

Quantidade de NOx antes da implementação (esquerda) e depois (direita) em planta no Egito

Dynamis Redução NOx

Redução de NOx

Tabela de resultados das implementações em fábrica no Egito

A operação de fornos de cimento requer ar de combustão acima do estequiométrico, porém ar em excesso por si só não garante uma baixa emissão de CO. Altas taxas de emissão desse poluente resultam de uma combustão incompleta provocada pela mistura insuficiente de ar secundário com o combustível. A geometria otimizada da cabeça de queima do D-Flame e os parâmetros operacionais de projeto relativos ao ar primário, principalmente fluxos, pressões e velocidade de injeções, melhoram significativamente a mistura do ar secundário com o combustível, resultando em uma boa combustão, com baixas emissões de CO.

A combustão incompleta pode ocorrer em queimadores operados com resíduos sólidos, quando parte do resíduo injetado cai no forno sem sofrer combustão. Em casos como esse, a tecnologia Dynamis possibilita uma injeção de resíduos sólidos mais horizontal, de tal maneira que o resíduo permaneça mais tempo em contato com a chama, aumentando a sua combustão. A Dynamis já desenvolveu diversos casos de sucesso de otimização da injeção de resíduo sólido, que permitiram uma melhor combustão, e, consequentemente, menor geração de CO. Como resultado direto, é possível inclusive aumentar o consumo de resíduo sólido, que muitas vezes é limitado pela alta taxa de emissão de CO.

A reação mais predominante no processo de clinquerização é a calcinação, de tal maneira que aproximadamente 35% em massa do feed do forno se torna CO2. Por essa razão, a solução mais eficiente para reduzir as emissões desse poluente na produção de cimento é a substituição do clínquer por outros materiais, tais como pozolana, fly ash ou escória de siderurgia, que pode chegar a até 70% de substituição. Escória e fly ash são subprodutos de outros processos, portanto possuem um baixo valor agregado e, assim como a pozolana, podem contribuir para a redução do custo do cimento produzido.

Em muitos países, a pozolana pode substituir o clínquer na composição do cimento em taxas de mais de 50% de materiais, naturais e/ou industriais. Os cimentos pozolânicos oferecem vantagens em relação à resistência final e à corrosão, além da redução drástica nas emissões de CO2.

A Dynamis tem desenvolvido diversos projetos relacionados à pozolana. Dentre eles, está o de uma planta localizada na Colômbia. Neste caso, a Dynamis desenvolveu um processo de secagem, ativação (produção de pozolana industrial) e mudança de cor da argila de vermelho para cinza, podendo assim, quando misturada, manter a cor característica do cimento.

6 - Minha qualidade do clínquer está ruim

Para melhorar a qualidade do seu clínquer propomos a seguinte solução envolvendo a tecnologia Dynamis:

A geometria otimizada da cabeça de queima do D-Flame e os parâmetros operacionais de projeto relativos ao ar primário, principalmente fluxos, pressões e velocidade de injeções, melhoram significativamente a mistura do ar secundário com o combustível, resultando em uma chama mais estável.

O caso de sucesso da instalação do D-Flame no forno W8 da planta Votorantim Cimentos da cidade de Rio Branco do Sul/PR, no Brasil, provou o impacto da melhoria da mistura do combustível com o ar secundário na qualidade do clínquer. O forno com o novo queimador D-Flame passou a produzir um clínquer com cristais C3S 14% menores (de 23,35 µm para 20,33 µm). Como resultado direto, obteve-se uma redução do consumo específico de energia elétrica do moinho de mesma ordem.

clinquer d-flame dynamis

Melhoria do clínquer

Amostra de clínquer antes (esquerda) e depois (direita) do uso do D-Flame como queimador principal do forno

Dynamis D-Flame

Consumo de Energia Elétrica

Consumo Específico de Energia Elétrica (kWh/t) antes (outubro/2015) e depois (fevereiro/2016) do D-Flame

7 - Meu sistema já produziu mais do que produz hoje

Para o seu sistema voltar a produzir como antes propomos a seguinte solução envolvendo a tecnologia Dynamis:

Etapas que provocam um aumento de vazão sem consequentemente melhorar a produtividade podem ser identificadas como gargalo na produção. E, no setor de cimento, cal e pozolana, o fator limitante para produção, na maioria das vezes, está relacionado à operação do exaustor. Um exemplo desse caso é a entrada de ar falso no forno ou na câmara de combustão. O excesso de ar não desejado aumenta a vazão de ar movido pelo exaustor, porém não promove um aumento na produção de clínquer. A temperatura do ar transportado também tem influência na eficiência do exaustor. Como o exaustor opera para um determinado volume, a massa dos gases transportados a altas temperaturas é menor, portanto provocar um resfriamento dos gases ao final do forno é uma medida viável para o aumento da vazão mássica de ar. Independente de qual seja o caso, a Dynamis realiza um estudo detalhado sobre as condições de operação da planta para identificar os possíveis empecilhos para uma maior produtividade e, ao final, propõe soluções que favoreçam um aumento na eficiência do sistema.

Conheça alguns equipamentos Dynamis que poderão ajudar a sua empresa: