Bolu Çimento’da Online Analizör ve Proses Optimizasyon Yazılımıyla %40 İyileşme

👤Oğuz Tuncer, Pacpro Otomasyon Mühendislik
Bolu Çimento, klinker kalitesinde istikrarı artırmak amacıyla, daha homojen ve kararlı farin üretme yönünde bir çalışmayı gündemine almıştır. FLSmidth Automation tarafından gerçekleştirilen projede, performans kriterleri ve hedefleri belirlenerek, sistemin uygulanması öncesinde ve sonrasında elde edilen parametrelerin karşılaştırılmasıyla, performans ölçümlemesi yapılmıştır. Performans değerlendirmelerinde, klinker üretiminin en kritik unsurlarından olan LSF (Lime Saturation Factor – Kireç Doygunluk Faktörü), Silikat Modülü (SM) ve Alümina Modülü (AM) parametreleri dikkate alınmıştır. Performans kriteri olarak farin üretimindeki standart sapmanın %40’ın altına düşürülmesi belirlenmiştir. Bu amaçla, PGNAA (Prompt Gamma Neutron Activation Analysis) temelli Online Analizör ve karışım oranlarını kontrol amaçlı Proses Optimizasyon Yazılımı kullanılmıştır. Çimento kalitesi, klinker ile doğrudan ilişkilidir. Bir başka deyişle, klinkerin oluşturulması ve farin bileşimi, çimentonun kalitesini doğrudan etkilemektedir. Bolu Çimento’da üç ham madde kullanılmaktadır; Kalker, kil ve marn. Bu malzemelerin tipik analiz ve standart sapmaları Tablo 1’de verilmektedir. Fabrikada üç adet kırıcı bulunmaktadır. Kırıcıya ham madde beslendiğinde, iki saatte bir manuel olarak numune alınmakta ve Thermo Fisher ARL 9900 Intellipower XRF analizörde, kimyasal analizler yapılmaktadır. Analiz neticesine göre, karışım oranları hesaplanmakta ve kırıcılar çalıştırılmaktadır. Chevron harmanlama tipi ile hazırlanan bu karışıma, premix adı verilmektedir. Premix, farin değirmenlerine girmeden önce, LSF düzeltmek için kalker, SM ve AM düzeltmek için demir cevheri katılarak düzeltilmektedir. Premix, günlük olarak XRF analizörde analiz edilmektedir. Değirmen çıkışında bulunan FLSmidth Pfaff marka, otomatik numune alıcı aracılığıyla, saatte bir kez farin numunesi alınmakta ve laboratuvara transfer edilmektedir. Numunenin XRF analizine hazırlanması için füzyon metodu kullanılmaktadır. Analiz neticelerine göre, düzeltici materyallerin oranları hesaplanmakta ve besleyici set değerleri, otomatik olarak yeniden belirlenmektedir. Kontrol sisteminin iyileştirilmesi için, Thermo Fisher CB Omni Series CrossBelt Analyser ve FLSmidth QCX BlendExpert sistemi uygulanmıştır. Sistem entegrasyonu FLSmidth tarafından gerçekleştirilen proje sonrasında, Online Analizör sonuçları, dakikada bir kez doğrudan QCX sistemine gönderilmiştir. Hedef değerleri yakalamak için, düzeltici materyallerin karışım oranlarını, yaklaşık beş dakikada bir hesaplamaktadır. QCX sistemi, PLC sistemiyle haberleştiği için, besleyici set değerleri de otomatik olarak değişmektedir. Karşılaştırmalı test neticeleri Projenin uygulanma amacı, farin homojenizasyonunu ve istikrarını sağlamak olduğu için, FLSmidth QCX BlendExpert ve Thermo Fisher CB Omni Series CrossBelt Analizör sistemlerinin uygulanmasından önce ve sonrasında elde edilen standart sapma değerleri karşılaştırılmıştır. Tablo 3’te, sistemin uygulanmasından önce ve sonra elde edilen standart sapma değerleri verilmektedir. Burada, sistemin uygulanmasından önceki döneme ait veriler, üç aylık periyot boyunca (Ekim-Aralık 2011) saatte bir olarak alınan XRF analiz değerlerini, uygulama sonrası içinse, 4 günlük (5-8 Ocak 2012) periyot boyunca saatte bir alınan 51 örneklemeye ait XRF değerlerini belirtmektedir. Sonuç Projenin amacı, farin üretiminde, standart sapmayı düşürmektir. FLSmidth ve Bolu Çimento tarafından birlikte gerçekleştirilen karşılaştırma testleri neticelerinden aşağıdaki sonuçlar sağlanmıştır: • Online analizör sistemiyle alınan numunelerin, bantlarla PGNAA teknolojisiyle analiz edilmesi sayesinde, analizlerde ortaya çıkabilecek hatalar ortadan kaldırılmıştır. • PGNAA teknolojisiyle, analizler gerçek zamanlı olarak yapılmaktadır. Bu sayede, numunelerin elle alınıp teste hazır hale getirilmesi için ihtiyaç duyulan yaklaşık 90 dakikalık zaman gecikmesi ortadan kalkmaktadır. • Online analizörden alınan gerçek zamanlı verilerin kullanılması ve QCX BlendExpert yazılımıyla parametrelerin optimize edilmesi sayesinde, farin üretimindeki standart sapmada, LSF’de %70, SM’de %50, AM’de %33 azalma sağlanmıştır. • Farin üretiminde, daha homojen ve istikrarlı bir üretimin sonucu olarak, klinker kalitesi de iyileşmiştir. Klinker üretiminde, serbest kireçte standart sapma değeri, 0.72’den 0.37’ye inerek %50’ye yakın iyileşme sağlanmıştır. Bu iyileşmenin doğal bir sonucu olarak, fırın operasyonu daha kararlı bir hal almıştır ve ısı sarfiyatı azalırken, tuğla ömründe artış sağlanması beklenmektedir.