MOAGEM DE CARVÃO/COQUE
Autor: Luiz Otavio Brancão | Publicado: 2015-09-18T17:07:00-07:00





Conceitos sobre Moagem de Carvão.

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A situação
crítica na área de combustíveis, que vem durando há vários anos tem obrigado os
fabricantes de cimento a utilizar os mais variados materiais combustíveis com
menor custo possível como fonte de energia térmica para o processo de queima do
clínquer de cimento e entre estes estão:

- carvão mineral.

- petrocoque.

- carvão vegetal.

- moinha de carvão vegetal.

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Como os
combustíveis sólidos requerem uma certa quantidade de processamento antes que
sua energia latente possa ser completamente explorada, instalações industriais
de queima de carvão ou outros são combinadas com unidades de moagem e secagem
de tal produto. Os critérios para seleção de uma planta de moagem são os
seguintes:

a) em relação à natureza do carvão empregado e suas
propriedades, devem ser considerados os seguintes pontos:

- a granulometria do carvão bruto.

- seu teor de cinzas.

- composição química do carvão bem como de suas cinzas.

- consumo específico de energia para a moagem (kWh/t).

- conteúdo de voláteis do carvão.

- teor de umidade do carvão bruto. 

- comportamento de desgaste (teor de sílica livre).

- perigo de explosibilidade.

b) em relação ao tipo de produto a ser suprido ao forno de
cimento com sua energia térmica na forma desejada será necessário
considerar (a serem detalhados na seqüência):

- produtividade da planta de moagem, levando em
consideração o poder calorífico.

- a finura do carvão moído,

- a distribuição granulométrica do produto moído,

- o conteúdo de umidade residual

c) com relação à localização da planta de moagem devem
ser levadas em conta as seguintes alternativas:

- planta situada em local central fornecendo
carvão para várias unidades consumidoras (fábricas).

- planta menor localizada dentro de uma fábrica,
abastecendo vários fornos.

- unidades descentralizadas para cada fonte consumidora
de energia térmica, que podem transportar e dosar o produto moído também
segundo várias alternativas. 

d) custos de
construção e operação.

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Tipos de Moinhos

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Há cerca de 110
anos o engenheiuro dinamarquês M.Davidsen patentou uma invenção pioneira na
França. Isto envolveu um moinho tubular, com carga moedora composta por bolas
de aço&nbsp; ou seixos de silex para a moagem
fina de areia ou cimento. 

A partir desta
época várias empresas passaram a fabricar e vender extensivamente tal tipo de
equipamento. Para a indústria de cimento o moinho de bolas se tornou realmente
um marco divisório na tecnologia da moagem e durante mais de oitenta anos ele
se tornou o equipamento predominante nas operações da moagem de carvão e outras
matérias cruas.

Embora atualmente
este tipo de moinho ainda permaneça sendo amplamente utilizado, ao longo das
últimas décadas os moinhos verticais de rolos varridos a ar tem se tornado a
solução padrão para as instalações de moagem de carvão.

O consumo
específico de energia no moinho vertical é inferior a metade do consumo de um
moinho de bolas, embora o moinho vertical necessite de um volume muito maior de
gases para transportar o material moído. Entretanto, mesmo levando-se em conta
o consumo no ventilador principal de tiragem, o consumo total de energia é de
aproximadamente 25% menor para toda a plannta de moagem. 

A eficiência de
moagem de um moinho vetrtical, combinado com sua habilidade para a secar, moer
e classificar as partículas em um único equipamento, fazem com que o moinho
vertical de rolos tenha vantagens decisivas sobre os moinho tubulares de bolas.


Além disso, para
carvões brutos como a linhita com alto conteúdo de umidade, o moinho de bolas
quase sempre apresenta insuficiência na capacidad de secagem.Por outro lado, o
moinho de bolas é especialmente indicado no caso do carvão bruto ser muito fino
(moinha de carvão vegetal e alguns tipos de petrocoque, muito abrasivo
(especialmente no caso de um alto teor de sílica livre) ou extremante duro
(moabilidade mmuito ruim).

Os principais equipamentos empregados na moagem de combustíveis sólidos
têm as seguintes diferenças principais

(a) um moinho vertical de rolos
necessita de grandes quantidades de ar para o transporte&nbsp; e&nbsp;
secagem&nbsp; do&nbsp; material,&nbsp;
muito&nbsp; mais do que um moinho de bolas; isto significa
que&nbsp; quando&nbsp; carvão é moído em um moinho vertical de rolos
uma quantidade de ar muito superior em relação a um moinho de bolas deve ser
desempoeirada.

b) na moagem, um carvão (HGI: 55; 10% &gt; 90µm) consome em média cerca
de 9 kWh/t no motor do moinho de rolos e
8 kWh/t no ventilador, ou seja, um total
de 17 kWh/t; nas mesmas condições, o moinho de bolas consome cerca de 19 kWh/t no motor e 4 kWh/t no
ventilador, num total de 23 kWh/t;
assim, um moinho vertical de rolos consome cerca de 25% menos energia que um
moinho de bolas, o que corresponde a 0,7
kWh/t de clínquer.

(c) a alimentação
de um moinho de bolas deve ser
britada a uma granulometria &lt; 25 mm e sua capacidade de secagem é limitada a
um conteúdo de umidade de 8 a 12%;
um moinho vertical de rolos pode
operar com alimentação de até 85 mm,
dependendo das dimensões do moinho, e remover umidade de até 20%.

(d) moinhos de rolos são mais flexíveis
que moinhos de bolas e podem ser facilmente ajustáveis a variações de
produtividade na faixa de 40-100% da capacidade nominal quando necessário.

(e) moinhos de bolas são normalmente
preferidos para moagens de tipos de carvões altamente abrasivos ou com alto
conteúdo de cinzas (principalmente quartzo e piritas, particularmente na fração
acima de 0,09 mm) por evitar o desgaste intenso e inerente às ferramentas de
moagem de um moinho vertical de rolos.

Os equipamentos
usados em todas plantas de moagem de carvão sempre são projetados e instalados
de modo a cumprir normas extremamente.exigentes de segurança. Entretanto, as
plantas podem se diferenciar consideravelmente na prática devido a uma série de
fatores decisivos tais como a qualidade do carvão, fonte dos gases ou ar quente
para secagem, pontos de consumo de combustível, tipo do forno, espaço
disponível, etc.

Outros aspectos
que devem ser levados em consideração quando se planeja uma planta de moagem de
carvão são os custos iniciais (investimento), custos de manutenção e
confiabilidade operacional.

Estes e outros
fatores formam a base para as tomadas de decisões a serem feitas com relação à
seleção dos equipamentos e alternativas operacionais, tais como:

- moinho de bolas ou moinho vertical de rolos

- sistema de injeção direta ou indireta.

- locação da planta da moagem.

- operação inerte ou não inerte.


- filtro de mangas ou
filtro eletrostático.




Moinhos de
Bolas

Um moinho de bolas tipicamente utilizado para moagem e secagem de carvão
é um moinho varrido a ar, ou
seja, de forte ventilação e o produto moído é transportado pneumaticamente para
fora do moinho até o equipamento separador.

Devido às suas
características simples de projeto e sistemas de mecanismos simples, estes
moinhos tem se comprovado como satisfatórios, especialmente no caso da moagem
de carvões abrasivos com alto conteúdo de cinzas. Uma de suas vantagens mais
importantes é sua grande resistência ao desgaste por abrasão aliado ao baixo
custo de peças de reposição que eventualmente venham ser necessárias.

Normalmente neste tipo de moinho o material passa primeiro por uma câmara de secagem protegida por placas
de revestimento, de aço fundido de alto cromo resistente ao desgaste e
elementos levantadores em aço carbono. A primeira fileira destes
transporta o material para o interior de modo a manter a entrada desimpedida
enquanto as demais promovem o cascateamento do material fresco e úmido na
corrente de gases quentes.

Em projetos
antigos o moinho era dotado duas
câmaras de moagem. Entretanto, a moagem com alta capacidade de produção
através de gases inertes de baixa temperatura implica em uma velocidade interna
no moinho muito mais alta que previamente, provocando em conseqüência uma alta
perda de carga. 

A solução natural para esta questão foi resolvida com a adoção de um moinho mono-câmara que é um moinho
tipo tubular fabricado em aço de alta qualidade com uma saída cônica de aço
fundida aparafusada ao casco do moinho. Projetado com grande área de passagem o
moinho permite que o fluxo necessário de gases de secagem passe livremente
através da câmara de secagem, câmara de moagem e parede de saída.

Como é totalmente varrido a ar o material
fino produzido é transportado até um separador pela própria corrente de
ar. Embora inicialmente se utilizassem separadores estáticos, atualmente
separadores dinâmicos de alta eficiência permitem ajustem rápidos e eficazes da
finura do produto.

O material grosso rejeitado pelo
separador é transportado à entrada do moinho através de uma rosca
transportadora que o descarrega no mesmo chute que recebe o material fresco.
Isto também permite que se evite um início de ignição do material grosso e seco
com os gases quentes da secagem.

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Moinhos
Verticais de Rolos 

Moinhos verticais
de rolos são fornecidos por inúmeros fabricantes tais como Raymond, Pfeiffer, Polysius, Loesche, F.L.Smidth, etc., com pequenas variações inerentes aos diferentes projetos,
mas com o mesmo princípio básico operacional.

Estes moinhos têm
uma carcaça cilíndrica com a
seção superior em formato de domo como proteção contra o efeito de explosões. Além
disso, o projeto contempla superfícies internas não horizontais para evitar que
a deposição do pó de carvão e o risco de ignição espontânea.

A alimentação do
carvão bruto tem tamanho máximo limitado à cerca de 3% do tamanho nominal do moinho ou o diâmetro do rolo de moagem o que corresponde entre 30 e 90 mm,
dependendo do tamanho do moinho.

A moagem do carvão se dá entre
uma mesa rotativa e certo número de rolos de moagem (2, 3, 4, etc.). O
carvão fresco é alimentado ao centro da mesa de moagem e desta passa pelo
espaço existente entre os rolos e a mesa quando é comprimido hidraulicamente.

Devido ao
desgaste mais intenso pela abrasividade natural do carvão as peças de desgaste,
capas de rolo e segmentos da mesa de moagem, são
fabricadas em ligas especiais como Ni-hard
ou aço fundido com alto teor de cromo.

Cilindros hidráulicos ancorados no bloco da fundação do moinho geram
a força hidráulica necessária ao trabalho de moagem. A força hidráulica é transmitida à extremidade dos eixos dos rolos
via barras de tensão. 

Após ter sido o
material moído é transportado até a borda da mesa de moagem onde penetra em uma
corrente de gases quentes que
flui verticalmente e é admitida através de um anel de bocais distribuído na periferia da mesa de moagem. O
material moído é então transportado pneumaticamente até um separador dinâmico localizado no topo
do moinho. 

Uma desvantagem
considerável deste tipo de moinho é sua sensibilidade
à presença de corpos estranhos no material alimentado, especialmente
quando estes materiais são constituídos por pedaços grandes de fragmentos
metálicos.

Por esta razão, detectores de metais e separadores magnéticos são
instalados, mas também existem limites para a eficácia destes dispositivos.
Além disso, estes moinhos sempre apresentam maior dificuldade de manutenção que
os moinhos de bolas e requerem uma equipe adequadamente treinada para executar
tais serviços.

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Luiz Brancão - Blogueiro do Cimento.