Artigo publicado pela World Cement em junho de 2017 discorre sobre como melhorar a eficiência da instalação de tijolos refratários em fornos rotativos de cimento

TROCA DE VIROLA OU PROTEÇÃO?????

Fique de olho.... 

Impacto Econômico da troca de um trecho de virola comparativamente à recuperação com KilnGard-600SCW

O custo de reposição de 10 metros de uma virola de um forno com 5,6 metros de diâmetro está ilustrado na tabela abaixo. O forno teve que parar depois que uma perfuração foi detectada no casco. Os cálculos foram feitos tomando por base uma produção de 2.000 ton. de clínquer por dia.

Dias de produção perdidos	15
Produção perdida (ton)	30.000,00
Valor da produção (US$)	$   2.145.000,00
Custo de reposição da virola (US$)	$       750.000,00
Custo de refratário (US$)	$       182.000,00
Custo total	$   3.077.000,00

Ricardo Mosci, valores de 2002

Área do trecho da virola
Diâmetro (m)	5,60
Comprimento (m)	10,00
Área (m²)	175,84

Custo de recuperação da virola com KilnGard-600SCW
Dias de produção perdidos	2
Produção perdida (ton)	4.000,00
Valor da produção (US$)	$       286.000,00
Custo material e instalação do KG600SCW (US$)	$         47.930,58
Custo de refratário (US$)	$       182.000,00
Custo total	$       515.930,58

Obs: situação hipotética de 2 dias de produção perdidos considerando dias extras de forno parado dedicados exclusivamente à instalação de KilnGard-600SCW (tempo de parada normalmente não é estendido em função da inclusão deste serviço no cronograma).

Proteção à corrosão para fornos de cimento

A corrosão interna da virola de fornos rotativos das fábricas de cimento vem se tornando um problema mais frequente e sério. Com o aumento do uso de combustíveis alternativos houve um aumento dos compostos de cloretos nos gases da combustão. Estes cloretos somados aos óxidos de enxofre normalmente presentes produzem um condensado ácido e quente sobre o casco do forno por debaixo do refratário. O efeito deste tipo de corrosão não é uniforme, comumente é pior no último terço do trecho da virola. Há um novo revestimento cerâmico para proteção que pode ser aplicado sobre o casco do forno antes da instalação do tijolo refratário. Este material seca à temperatura ambiente e durante a partida do forno cura à alta temperatura, resultando numa barreira quimicamente resistente, que suporta a abrasão e previne a corrosão da virola do forno.

Introdução

Muitos fornos de cimento estão sofrendo com o severo ataque corrosivo por debaixo do refratário. No passado a corrosão no forno não era um assunto que merecesse atenção, mas nos últimos anos está se tornando cada vez pior.

Há duas tendências atuais que observamos e parecem se relacionar com a intensidade da corrosão: o alto teor de enxofre no combustível e, mais importante, o aumento do uso de combustíveis alternativos.

A figura 1 mostra a taxa de corrosão de um forno que foi protegido com chapa de sacrifício em inox. A perda de espessura do casco na região onde a chapa foi instalada foi maior do que 1,3 mm em apenas 11 meses de operação. Obviamente este não foi um sistema de proteção efetivo.

Figura 1. Corrosão num forno de cimento novo protegido com chapa de sacrifício em inox

Várias fábricas de cimento instalaram uma nova tecnologia de materiais cerâmicos chamada KilnGard-600SCW que é simples de instalar, fácil de inspecionar e tem excelentes características para proteção contra a corrosão e contra a abrasão.

Muitos fornos de cimento no México, Colômbia, Brasil, Filipinas, Honduras e Guatemala foram protegidos com este novo revestimento cerâmico, além de vários outros projetos em curso, incluindo um forno na Malásia e um projeto de reaplicação numa mesma região de um forno no México.

Considerando o investimento global para um novo forno, esta é uma solução muito rentável para adicionar mais anos à sua vida útil. A Figura 2 mostra o interior de um forno de cimento depois de remover o refratário. Após 6 anos de operação, a espessura do casco em algumas áreas saiu de 30 mm originais para 19 mm atuais.

Figura 2. Vista de perto de uma área corroída de casco de formo de cimento.

Corrosão sob o refratário

Um forno de cimento rotativo tem um ambiente muito diversificado no interior, basicamente é um reator químico complexo com várias zonas de temperatura e composições. Adicionalmente, a composição de matérias-primas, o tipo de combustível utilizado e as condições de operação irão influenciar a corrosão que ocorre num forno rotativo de cimento.

De todas as variáveis ​​de interesse, a composição química da farinha crua utilizada e especificamente seus teores de cloreto e enxofre e o tipo de combustíveis alternativos utilizados no forno são provavelmente as duas mais importantes em termos de sua contribuição à corrosão que irá ocorrer dentro do forno. Os cloretos e o enxofre vêm principalmente do combustível, mas em algumas plantas também podem estar presentes no calcário ou no ar de combustão.

Os vapores de óxidos de enxofre e cloretos podem vazar através de rachaduras no refratário, atingir a face interna do casco e produzir condensados ​​ácidos que podem ser muito agressivos. A Figura 3 mostra um grande pedaço de ferrugem com 3 a 4 mm de espessura.

Figura 3. Amostra de ferrugem do forno após 12 meses de operação.

Aplicações de campo

Uma fábrica de cimento no México passou pela experiência de evidenciar corrosão severa do casco por debaixo do refratário. Eles tiveram que substituir uma seção de 20 metros de comprimento de um dos fornos devido à espessura reduzida. Houve uma correlação com o aumento no uso de combustíveis alternativos. Tipicamente aço corroído delamina em camadas grossas que são fortemente magnéticas; isso geralmente corresponde ao tipo Fe₃O₄ de óxido de ferro.

Esta foi uma boa oportunidade para instalar o novo material nanocerâmico desenvolvido pela 3L&T – KilnGard-600SCW - para prolongar a vida útil da virola do forno. Este material é aplicado por pulverização sobre a superfície de aço jateada, numa espessura recomendada de 0,5 mm. Após secagem à temperatura ambiente durante cerca de 12 horas, os tijolos podem ser instalados como habitualmente. Este revestimento cerâmico atinge suas máximas propriedades físicas e químicas após o aquecimento do forno durante o processo de startup. A figura 4 ilustra mostra o processo da aplicação por pulverização do revestimento.

Figura 4. Aplicação do KilnGard-600SCW.

Uma outra fábrica de cimento nas Filipinas também fez várias aplicações de KilnGard-600SCW com base nos bons resultados obtidos. Após cada remoção de refratário, várias áreas revestidas sofrem algum dano mecânico e necessitam de algum reparo. A Figura 5 mostra a inspeção visual de uma seção de forno que foi protegida um ano antes, não há perda de espessura de casco.

Figura 5. Casco de forno protegido depois de 13 meses de operação

Uma boa maneira de confirmar a proteção contra a corrosão do revestimento do forno é medindo a espessura do metal ao longo do forno. A distância recomendada para o monitoramento é de metro em metro. Os pontos medidos inicialmente devem ser marcados de modo que as medidas de seguimento sejam feitas no mesmo local. A Figura 6 ilustra os resultados destas medições para um forno protegido com KilnGard-600SCW, a espessura da virola é praticamente a mesma após 12 meses em serviço.

Figura 6. Monitoramento de espessura de um casco de forno protegido com KilnGard-600SCW.

Conclusões

A corrosão é um problema adicional relativamente novo nas fábricas de cimento, quando isso acontece pode ser muito caro. Há muitos componentes diferentes que interferem no processo de corrosão e é uma batalha difícil mantê-lo sob controle. Várias plantas usaram revestimentos e tintas que não forneceram proteção adequada.

Em muitos fornos de plantas de cimento, a corrosão dos cascos tem sido mais agressiva nos últimos anos. Isto é devido a uma combinação de fatores, principalmente mais enxofre e cloretos nos gases.

Esta crescente necessidade de mercado levou a 3L&T a desenvolver um novo material cerâmico que tem demonstrado ser eficaz em condições severas de temperatura, abrasão e ataque químico. Este novo revestimento cerâmico, KilnGard-600SCW, pode ser aplicado durante a parada do forno, o refratário novo é instalado em cima dele e é curado no lugar durante o início normal da operação.

As aplicações de KilnGard-600SCW descritas neste artigo são apenas o começo.Um engenheiro experiente nos disse há alguns anos que "há um monte de corrosão lá fora". Nós nos sentimos orgulhosos de sermos capazes de fornecer uma solução.