Combustibles alternativos para plantas cementeras: secado fiable por STELA

Los combustibles alternativos demasiado húmedos no son aceptados por las plantas de cemento, o provocan problemas de proceso en el horno rotatorio: la temperatura de la llama disminuye, la calidad del clínker se ve afectada y el horno es más difícil de regular. Lo típico es un límite superior de humedad del 20 al 25 % para la entrega; muchas plantas exigen bastante menos. El secado resuelve este problema directamente: aumenta el poder calorífico del material, lo hace dosificable de forma segura para el proceso y permite alcanzar las altas tasas de sustitución térmica del 60 al más del 80 % que las principales plantas de cemento europeas logran hoy en día.

El secado mejora la rentabilidad en varios niveles simultáneamente: el poder calorífico del material aumenta, lo que permite obtener mayores ingresos en la planta de cemento o evita costes de penalización por material demasiado húmedo. El menor peso debido a la eliminación de agua reduce directamente los costes de transporte: menos agua significa menos tonelaje. Además, la estabilidad de almacenamiento del material mejora considerablemente, ya que la actividad biológica y la generación de olores se reducen significativamente. Para la propia planta de cemento, la instalación de secado propia suele rentabilizarse mediante el ahorro en costes de combustible primario y la mayor tasa de sustitución.

Los requisitos varían según la planta, el tipo de horno y las normativas nacionales. Como valor orientativo: muchas plantas de cemento solo aceptan combustibles alternativos sólidos hasta un contenido de humedad del 20 %; en el caso de CSR según la norma EN 15359, es típica una humedad inferior al 15 % para alcanzar la clase de clasificación para su uso directo en el quemador principal. Los residuos sólidos triturados (SSW) con humedades de entrada del 30 al 45 % deben, por lo general, secarse térmicamente antes de su uso. STELA diseña la instalación según los valores objetivo acordados concretamente y asegura su cumplimiento mediante una regulación automática de la humedad final.

Las plantas de cemento suelen disponer de varias fuentes de calor residual utilizables: aire de refrigeración del enfriador de clínker, calor de procesos ORC (Ciclo Orgánico de Rankine) o de la cogeneración. Los secadores de banda STELA pueden funcionar con aceite térmico, vapor saturado o aire de proceso ya calentado como medio de calefacción. La conexión a la infraestructura existente se diseña específicamente para cada proyecto. El resultado: la instalación de secado funciona con energía "gratuita" que de otro modo se perdería sin ser utilizada; los costes operativos se mantienen correspondientemente bajos.

No es posible dar una respuesta general sin datos concretos de la instalación; los factores decisivos son el rendimiento, la humedad de entrada, el calor residual disponible y el precio de mercado actual del combustible primario. Como punto de referencia: al utilizar el calor residual de la propia planta y con un rendimiento de varias toneladas por hora, los tiempos de amortización suelen oscilar entre dos y cinco años. A esto se añaden factores difíciles de cuantificar, como las penalizaciones evitadas por material que no cumple las especificaciones y la mayor seguridad de planificación para el proceso de combustión. STELA elabora un cálculo de rentabilidad individual como parte del asesoramiento del proyecto.

Los secadores de banda STELA están diseñados para todos los combustibles alternativos sólidos habituales: CDR (Refuse Derived Fuel), residuos sólidos triturados (SSW), CSR (Solid Recovered Fuel), fluff, así como combustibles auxiliares (BGBS). Dado que estos materiales pueden variar mucho en composición, humedad y comportamiento de flujo de un lote a otro y según la época del año, una regulación automática de la humedad final es un componente estándar en STELA. En el centro técnico propio se pueden realizar pruebas de secado previas para diseñar la instalación exactamente para el material correspondiente.

Los secadores de tambor funcionan con temperaturas de proceso superiores a 120 °C. Esto tiene varias desventajas para los combustibles alternativos: las fracciones que contienen plástico pueden descomponerse o pegarse, se liberan compuestos orgánicos volátiles (COV) y aumentan considerablemente el esfuerzo para la limpieza del aire de salida, y el riesgo de incendio y explosión aumenta. Los secadores de banda STELA, en cambio, funcionan con temperaturas inferiores a 120 °C. Los secadores de banda de baja temperatura secan el material suavemente y pueden funcionar directamente con el calor residual de la propia planta, algo que los secadores de tambor a menudo no pueden hacer en la práctica.

Los combustibles alternativos sólidos pueden formar fracciones de polvo durante el proceso de secado que, bajo ciertas condiciones, son explosivas. STELA tiene esto en cuenta mediante medidas de diseño adaptadas y sistemas de supervisión y, cuando es necesario, mediante un concepto completo de protección contra explosiones basado en la evaluación de riesgos CE. Las medidas concretas necesarias dependen del producto a secar, de las características del polvo y de las normativas locales, y se evalúan junto con el cliente ya en la fase inicial de ventas.

El BT (anchuras de banda de 6.200 y 8.400 mm) es el secador de alto rendimiento para plantas de cemento con gran demanda de combustible, con capacidades de hasta 60 t/h de producto seco. El BTL (anchuras de banda de 2.000 y 3.000 mm) es adecuado para capacidades pequeñas a medianas o para iniciarse en el secado de combustibles alternativos. Ambos tipos funcionan según el mismo principio de ingeniería de procesos y son configurables individualmente.

Sí. Las plantas de secado STELA se suministran como unidades llave en mano y pueden integrarse en los diseños de planta existentes, incluso en condiciones de espacio reducido. La conexión a la tecnología de transporte, el suministro de calor y los sistemas de control existentes forma parte del alcance estándar de la planificación del proyecto. STELA acompaña al cliente desde el cálculo de diseño inicial hasta la puesta en marcha.

Cada tonelada de combustible fósil sustituida por combustibles alternativos reduce directamente las emisiones de CO₂ de la planta y, por tanto, la necesidad de derechos de emisión de la UE (EUA). Esto adquiere cada vez más importancia financiera: las asignaciones gratuitas del RCDE para la industria cementera disminuirán gradualmente a partir de 2027 y desaparecerán por completo en 2034. Las plantas que no hayan alcanzado una tasa de sustitución suficiente para entonces deberán comprar el 100 % de sus emisiones de CO₂ en el mercado. Con un precio actual de los EUA de 60-80 €/t de CO₂ y una planta de cemento típica con una producción anual de varios cientos de miles de toneladas, esto suma rápidamente millones. Una planta de secado que hace que el combustible alternativo sea utilizable de forma fiable en el proceso no es, por tanto, solo una inversión en eficiencia, sino en la viabilidad regulatoria futura de la planta.

La situación de la autorización depende de la ubicación, la normativa nacional y el tipo de material a secar. En Alemania, el secado de combustibles alternativos suele estar sujeto a la obligación de autorización según la BImSchG; en otros países de la UE se aplican requisitos similares basados en la Directiva de Emisiones Industriales (DEI). Los puntos centrales son el tratamiento del aire de salida (NOₓ, polvo, COV, olor) así como la eliminación de aguas residuales del condensado. Dado que los secadores de banda STELA funcionan con temperaturas de proceso bajas, inferiores a aprox. 120 °C, las cantidades de COV liberadas son significativamente menores que en las plantas de secado de alta temperatura, lo que simplifica considerablemente el dimensionamiento de la depuración del aire de salida y la situación de la autorización. STELA asesora a los clientes ya en la fase inicial del proyecto sobre el tratamiento del aire de salida y, si es necesario, colabora con oficinas de ingeniería especializadas en autorizaciones medioambientales.

Un combustible alternativo correctamente secado y conforme a las especificaciones no tiene un impacto negativo en la calidad del clínker. Al contrario: solo una humedad de entrada constante y definida permite una conducción estable de la llama y temperaturas de cocción uniformes en el horno rotatorio, requisito previo para una calidad homogénea del clínker. Los problemas no surgen por el uso de RDF o SRF en sí, sino por material demasiado húmedo o de calidad variable que desestabiliza el funcionamiento del horno. En cuanto a las emisiones del horno: la influencia depende en gran medida de la composición del combustible alternativo. Las fracciones ricas en plástico pueden aumentar la entrada de cloro y, si es necesario, requieren una gestión de bypass adaptada. Las emisiones de NOₓ y SO₂ también pueden variar según la mezcla de combustible y deben evaluarse en el marco del proceso de autorización. STELA suministra la planta de secado como requisito técnico de proceso para un uso estable; la evaluación de la composición del combustible y sus efectos en el proceso del horno corresponde al operador de la planta de cemento o a los ingenieros de proceso empleados.