Situación
La empresa de producción de Cemento tenía la intención de reemplazar el carbón como combustible tradicional para la operación de los hornos (Línea 1 y Línea 2) utilizados para la fabricación del Clinker y de esta manera reducir costos y aportar en la reducción de su impacto por emisiones atmosféricas.
Con base en lo anterior se requería hacer pruebas para determinar el desempeño y comportamiento del proceso y las emisiones generadas por la inclusión de combustibles alternos a las líneas de producción de Clinker, conforme lo establece la normatividad aplicable en el país, donde se define lo siguiente: “cualquier instalación de incineración u horno cementero que realicen co-procesamiento de residuos y/o desechos peligrosos, deberá realizar una prueba de quemado cada vez que desee incluir un residuo y/o desecho al sistema de tratamiento”.
Con base en lo anterior, y con el propósito de poder tramitar posteriormente la modificación de los permisos de emisiones atmosféricas ante la autoridad ambiental competente, se desarrollaron dichas pruebas, buscando el cumplimiento de los requisitos normativos.
Problemas y necesidades
La planta contaba con una licencia ambiental y permisos de emisiones en donde se autorizaba la utilización para el uso de biomasa (cascarilla de arroz) como combustible alternativo al carbón mineral. Sin embargo, la empresa continuaba buscando opciones para reemplazar gradualmente el carbón, e incluir nuevas alternativas a la cascarilla de arroz, por lo que se planteó la opción de utilizar otros tipos de materiales, como los seleccionados para este caso: residuos a partir de llanta triturada (TDF) y Combustible Derivado de Residuos (CDR – que incluye algunos residuos urbanos e industriales seleccionados).
Razones
La planta de cemento pretendía incluir y hacer aprovechamiento energético de combustible alterno derivado de residuos para el proceso de fabricación del Clinker para sus líneas de producción. Adicionalmente, determinar el desempeño de los hornos cuando se usa estos residuos como combustibles alternos y evaluar la calidad de las emisiones.
La opción para realizar lo anterior fue mediante el desarrollo de una prueba de quemado, la cual está regulada en la reglamentación colombiana.
La empresa cliente contrató a CAIA INGENIERIA para el desarrollo de este acompañamiento y evaluación de los resultados de este trabajo, dada su amplia experiencia en el desarrollo de soluciones que aportan al mejoramiento de la calidad del aire para diferentes sectores productivos.
La solución
Se realizó la medición para evaluar las emisiones atmosféricas de los hornos de las Líneas 1 y 2 de la planta, con el fin de analizar el comportamiento de dichas emisiones bajo dos escenarios de combustión: 1. línea base en condiciones normales de operación (combustible convencional: Carbón + cascarilla de arroz) y 2. prueba de quemado con la adición de los combustibles con residuos alternos (mezcla: (Carbón + cascarilla de arroz) + residuos (llanta triturada – TDF y Combustible Derivado de Residuos – CDR)), para cada horno.
Adicionalmente se hizo una caracterización físico-química de los residuos utilizados (CDR y TDF), tomando muestras de cada tipo de residuo y de las mezclas que ingresaron a cada uno de los hornos para ser analizados en laboratorios acreditados, obteniendo de esta manera datos de parámetros representativos (porcentajes de humedad, cenizas, poder calorífico, minerales, metales y trazas) que se deben tener en cuenta para la selección de residuos en procesos de co-procesamiento.
Durante las pruebas se hizo seguimiento a variables y criterios relevantes para garantizar el control operacional y de calidad de la planta, como por ejemplo: alimentación de la materia prima, temperaturas de operación, tasas de alimentación de combustibles (convencionales/alternos), producción de Clinker y sistemas de control de las emisiones.
La prueba permitió igualmente analizar el sistema de alimentación de combustibles alternos con el que contaba la planta y de esta manera determinar la capacidad máxima de alimentación que ese sistema podía entregar del combustible alterno derivado de residuos en evaluación para cumplir con la normatividad ambiental.
Resultados
Luego de realizar los análisis, tanto de los resultados de las mediciones efectuadas por el laboratorio contratado, como de la operación general de la planta, se obtuvo los siguientes resultados y conclusiones:
- Con la prueba de quemado se determinaron: cargas de alimentación de los residuos, capacidad, tipo y características de los residuos no peligrosos a usar, y el cumplimiento de los estándares de emisión admisibles establecidos en la reglamentación aplicable colombiana, para cada una de las mediciones realizadas en las Líneas 1 y 2 de la planta.
- El desempeño de la mezcla de residuos seleccionados (llanta triturada (TDF) y combustible derivado de residuos (CDR)) para la prueba de quemado permitió validar su uso como combustible alterno y ser una opción para reemplazar gradualmente el carbón mineral. De igual manera, los residuos evidenciaron poderes caloríficos que permitieron garantizar tanto las condiciones operativas como la producción normal de Clinker en la planta.
- El sistema de alimentación de combustibles alternos, aunque estaba diseñado para alimentar biomasa (cascarilla de arroz), con la prueba se validó su capacidad para alimentar otros materiales como en este caso el combustible alterno derivado de residuos (CDR, TDF y cascarilla de arroz). Así mismo, durante la prueba, se pudo alimentar la mezcla de combustible alterno con una mayor capacidad respecto a lo planeado inicialmente (pasando de 2 t/h a casi 6 t/h). Sin embargo, la empresa proyectó una inversión para robustecer el sistema y garantizar la alimentación máxima alcanzada, ajustado a las necesidades de los nuevos combustibles a co-procesar.
- Con el informe de la prueba realizada se procedió a apoyar a la empresa en el trámite de la modificación de los permisos de emisiones correspondientes ante la autoridad ambiental competente y de esta manera autorizar la inclusión de nuevos combustibles alternos derivados de residuos.
