Case study: Pomiary poziomu w produkcji cementu

W przeciwieństwie do przemysłu farmaceutycznego czy spożywczego, w których od przyrządów pomiarowych wykorzystywanych na różnych etapach produkcji wymaga się, aby przede wszystkim umożliwiały zachowanie dużego stopnia czystości, w produkcji cementu priorytetem jest duża wytrzymałość mechaniczna czujników oraz odporność na ekstremalne warunki, takie jak temperatury przekraczające 1000°C.

Pomiary poziomu w kruszarkach

W produkcji cementu pomiar poziomu konieczny jest już w kamieniołomach, gdzie wydobywane są surowce (wapień, glina, piasek oraz rudy żelaza). Na tym etapie kontroluje się m.in. stopień załadowania kruszarek, w których surowce są rozdrabniane przed transportem do cementowni. Pomiar ten przeprowadza się, aby zapobiegać nadmiernemu zużywaniu się tych maszyn i polepszać efektywność ich pracy.

Ze względu na specyfikę procesu kruszenia skał, w tym głównie twardość obrabianego surowca oraz duże zapylenie, jak też wpływ czynników atmosferycznych, w pomiarze załadowania kruszarek sprawdzają się przede wszystkim czujniki bezkontaktowe. Ze względu na ogromny hałas towarzyszący temu procesowi nie zaleca się w tym wypadku jednak czujników ultradźwiękowych. Czujniki poziomu wykorzystuje się też do monitoringu zapełnienia zbiorników pomocniczych, które instaluje się wzdłuż taśmociągów transportujących skruszone skały.

Te specjalne zbiorniki, do których zsypuje się i czasowo gromadzi nadmiar surowca, są niezbędne do regulowania przepustowości linii produkcyjnych. W tym przypadku też lepiej zdecydować się na czujnik bezkontaktowy lub o wzmocnionej konstrukcji, gdyż przyrządy pomiarowe w tym zastosowaniu są narażone na ciągły kontakt ze spadającymi skałami, które mogą je uszkodzić.

Przygotowanie mieszanki, wypalenie w piecu, chłodzenie

Czujniki poziomu stosuje się też na kolejnych etapach obróbki surowców, w szczególności w zbiornikach, w których substancje są mieszane, a następnie składowane w oczekiwaniu na wprowadzenie do pieców obrotowych, gdzie w bardzo wysokich temperaturach wypalane są na tzw. klinkier. Na tym etapie czujniki poziomu znajdują też zastosowanie w kontroli napełnienia zbiorników z paliwami stałymi, np. wysuszonymi osadami ściekowymi, które ze względu na duże ilości energii potrzebnej do zasilenia pieców do wypalania klinkieru coraz częściej zastępują paliwa tradycyjne, jak gaz, olej i węgiel.

Po opuszczeniu pieca klinkier ma temperaturę przekraczającą 1300°C i należy go ochłodzić do około 200°C. Najczęściej wykorzystuje się chłodzenie powietrzem. Aby proces ten był jak najbardziej efektywny, należy dokładnie określić grubość klinkieru przesuwającego się na przenośniku. Ze względu na wysoką temperaturę materiału jest to utrudnione. Dlatego w tym celu wykorzystuje się bezkontaktowe czujniki poziomu. Z powodu gorąca często dodatkowo chłodzi się sam czujnik, który musi być wykonany z odpowiednio wytrzymałych materiałów.

Magazynowanie i rozdrabnianie klinkieru, produkcja cementu

Schłodzony klinkier, który bezpośrednio po wypaleniu często występuje w postaci większych brył, jest w razie potrzeby rozdrabiany w kruszarkach, a następnie trafia do młyna, gdzie wraz z gipsem jest mielony na cement. Między tymi etapami klinkier przechowywany jest w silosach, które w zależności od wydajności produkcji zakładu mogą być bardzo wysokie (nawet powyżej 50 metrów). Ze względu na duże zapylenie oraz ścierność i wysoką temperaturę tego materiału zaleca się, aby w zbiornikach tych instalować czujniki bezkontaktowe lub pojemnościowe, o specjalnie wzmocnionej konstrukcji.