AES_1 2022

CONTROLLO tecnica 84 Gennaio - Febbraio 2022 n Automazione e Strumentazione A FIL DI RETE www.alperiabartucci.it PROGETTAZIONE E IMPLEMENTAZIONE DI UN SISTEMA DI CONTROLLO NEL SETTORE CEMENTO Controllo avanzato per l’ottimizzazione di una griglia di raffreddamento Il presente articolo descrive un processo di ottimizzazione di una griglia di raffreddamento del clinker in uscita da un forno rotativo tramite l’installazione di un sistema di controllo avanzato. Nell’ultima decade le specifiche sempre più strin- genti rispetto alla riduzione dell’impatto ambien- tale e all’efficientamento energetico hanno favorito importanti innovazioni nel processo produttivo del cemento, sia sotto il profilo puramente gestionale sia di automazione. L’industria del cemento appartiene alla categoria dei cosiddetti settori ‘energivori’, in quanto è connotata da alti consumi di energia termica ed elettrica che, come noto, rappresentano la maggior parte dei costi variabili della produzione di clinker [1]. In questo quadro i Sistemi di Controllo Avanzato (Advanced Process Control, APC) si sono rivelati dei perfetti veicoli per l’efficientamento energetico degli impianti del cemento, non richiedendo l’intro- duzione di hardware aggiuntivi nella filiera. Fino a questo momento, il sistemaAPC sviluppato per il settore cemento si limitava al controllo del forno rotativo , che costituisce il processo più significativo nella catena produttiva in termini di consumi energe- tici e di qualità del prodotto [2][3]. Infatti, la natura non lineare e multivariabile del processo di cottura nel forno risultava ottimale per lo sviluppo di controllo avanzato tramite sistemi APC [4][5]. Nel prosieguo verrà illustrata, invece, la fase imme- diatamente successiva al forno rotativo, ovvero il raffreddamento in griglia, che consente l’ ottimiz- zazione dello scambio termico con il clinker in uscita dal forno. In questa fase, il sistema di con- trollo APC si presta all’ ottimazione del consumo elettrico dei ventilatori, assicurando il massimo recupero termico e mantenendo inalterati i requisiti di qualità del clinker. Il sistema APC è stato progettato dalla Business Unit CAM (Control Automation & Monitoring) di Alperia Bartucci S.r.l. La soluzione proposta si basa su strategie di controllo predittivo (Model Pre- dictive Control, MPC) [6]. Descrizione del processo Nella Figura 1 è rappresentato il flusso produttivo del cementificio analizzato. La farina cruda, deri- vante dal processamento di materie prime in un mulino, entra nel forno rotante e viene cotta ad altis- sime temperature per trasformarsi chimicamente e fisicamente nel clinker . L’impianto di cottura si compone di tre parti che lavorano in sequenza e segnatamente: la torre a cicloni , il forno rotante e griglia di raffreddamento . La farina proveniente dai sili di omogeneizzazione subisce un riscaldamento progressivo, nel corso del quale si produce uno scambio di calore tra il mate- riale in entrata ed i gas caldi in uscita dal forno. Una torre di scambiatori è composta da quattro a cin- que stadi di cicloni. Già nella torre di preriscaldo (torre a cicloni), si realizza la cosiddetta ‘decarbo- natazione’ della farina, necessaria a separare la CO 2 (anidride carbonica) dagli ossidi necessari per la produzione del clinker [1]. Prima del suo passaggio nell’ultimo ciclone, la farina attraversa uno stadio di precalcinazione, volto a ottimizzare lo scambio di calore tra il materiale ed i gas caldi e a com- NOTA AUTORI Giacomo Astolfi, Elena Moscoloni, Lorenzo Orlietti, Crescenzo Pepe, Riccardo Rosati, Laura Standardi, Chiara Valzecchi - Alperia Bartucci S.r.l, Soave (VR) Giacomo Astolfi, Elena Moscoloni, Lorenzo Orlietti, Crescenzo Pepe, Riccardo Rosati, Laura Standardi, Chiara Valzecchi