مقدمه
1- سیمان چیست؟
سیمان گردی است نـرم، جـاذب آب و چـسباننده خـرده سـنگ کـه اساسـاً مرکـب اسـت از ترکیبـاتپخته شده اکسید کلسیم با اکسید سیلیس و اکسید آلومینیوم و اکسید آهن.
ملات این گرد قادر اسـت بـه مـرور در مجـاورت هـوا یـا در زیـر آب سـخت شـده و ضـمن داشـتنثبــات حجــم مقاومــت خــود را حفــظ نمــوده و در فاصــله 18 روز زیــر آب مانــدن دارای حــداقلمقاومت 25 نیوتن بر میلیمتر مربع باشد.
2- مقدمه ای کوتاه از تاریخچه صنعت سیمان
اختــراع کــوره دوار ســیمان در ســال 1885 مــیلادی توســط Fredrik ransom در انگلــستان بــهثبت رسید. این کوره 5/1 متر قطر و 5/7 متر طول داشت.
سـوخت کـوره دوار در آمریکـا مـایع (نفـت کـوره) و در آلمـان پـودر زغـال سـنگ بـود و خـوراک کوره هم به صورت دوغـاب و هـم بـه صـورت پـودر تهیـه مـی گردیـد. کلینکـر خروجـی از کـوره وارداستوانه عمـودی یـا دواری مـی شـد و توسـط هـوا خنـک مـی گردیـد و هـوای خروجـی از خنـک کـنجهت سوختن زغال یا نفت کوره مورد استفاده قرار می گرفت.
تکنول وژی جدی د سـیمان بـرای اول ین ب ار ب ا راه ان دازی کـوره 100 تنـی سـیمان ری در نزدیک ی کوه بی بـی شـهربانو و در سـال 1312 در ایـران متولـد شـد. راه انـدازی کارخانـه سـیمان ری بـه مفهـومایجـاد شـتاب در نوسـازی و صـنعتی شـدن کـشور بـود و از ایـن رو سـهم ایـن کارخانـه در پـ یریـزی ب سیاری از کارخان ه ه ا و تاسی سات ص نعتی، د ان شگاهی، بهداش تی و ک شاورزی و . . . اس تثنائی و در خور توجه است.
در حال حاضر پروژه هـای بـسیاری در نقـاط مختلـف کـشور در دسـت اجـرا مـی باشـد کـه بـسیاریاز آنها تا سال 1390 به تولید خواهند رسـید. بـا راه انـدازی ایـن پـروژه هـا ظرفیـت تولیـد سـیمان ایـرانبـه حـدود 70 میلیـون تـن در سـال خواهـد رسـید کـه معـادل 5/2 درصـد تولیـد سـیمان جهـان خواهـد بود.
ضـمناً مـصرف سـرانه سـیمان در کـشور در حـال حاضـر حـدود 450 کیلـوگرم اسـت کـه بـالاتر از متوسط مصرف جهانی( 340 کیلوگرم) می باشد.
3- عنوان پروژه عوامل موثر بـر رانـدمان کـ وره هـای دوار سـیمان و انـالیز اکـسرژی در سیـستم پخـت سـیمان هگمتان عوامل متعـددی بـر رانـدمان کـوره هـای دوار سـیمان مـوثر مـی باشـد کـه مـی تـوان بـه مـوارد زیـراشاره نمود:
1- عوامل موثر از دیدگاه بهره برداری
2- عوامل موثر از دیدگاه آنالیز شیمیایی خوراک کوره
3- عوامل موثر از دیدگاه طراحی و تکنولوژی ساخت تجهیزات سیستم پخت
4- عوامل موثر از دیدگاه طراحی و ساخت دستگاههای مرتبط با سیستم پخت
5- مدیریت صحیح به همراه آموزش و بهره برداری صحیح از منابع انسانی
6- سایر موارد مرتبط در جهـت بهبـود عملکـرد کـوره دوار سـیمان بـه عنـوان یـک راکتـور پیچیـدهشیمیایی
بـا توجـه بـه هفـت سـال تجربـه بهـره بـرداری اینجانـب از کـوره دوار واحـد یـک شـرکت سـیمانهگمتان و همچنـین تجـارب و آموختـه هـای اینجانـب از پیشکـسوتان صـنعت سـیمان کـشور از طریـقشرکت در دوره هـا و همـایش هـا و سـیمنارهای متعـدد باعـث شـد کـه ضـمن بهـره گیـری از توفیقـاتخداونـد منـان و مـساعدت و راهنمـایی اسـاتید بزرگـوارم آقایـان دکتـر امیـد خـواه و دکتـر ارجمنـد درپایان تحصیلات تکمیلی در مقطـع کارشناسـی ارشـد بـه بررسـی دو عامـل مهـم بـر رانـدمان کـوره هـایدوار سیمان یعنـی عوامـل مـوثر از دیـدگاه بهـره بـرداری و آنـالیز شـیمیایی خـوراک کـوره بپـردازم و درایـن پـروژه هـر عـاملی کـه از دو دیـدگاه مـذکور باعـث افـزایش مـدت کـارکرد کـوره شـده و در عـین حال تولید کوره را در حداکثر ظرفیت ممکن قرار دهد مدنظر قرار گرفته است.

بررسی ویژگی های کارخانه سیمان مدرن وبررسی روش های بهبود راندمان کوره های دوار سیمان

بررسی ویژگی های کارخانه سیمان مدرن وبررسی روش های بهبود راندمان کوره های دوار سیمان

فهرست مطالب

چکیده …………………………………………………………………………………………………………………………1

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………2

فصل اول: طرحی از یک کارخانه سیمان با تکنولوژی روز دنیا

1-1- شرح فلودیاگرام خط تولید سیمان …………………………………………………………………………………….6
2-1- اجزاء سیستم پخت ……………………………………………………………………………………………………11
1-2- 1-کوره دوار سیمان ……………………………………………………………………………………………………11
2-2- 1- پیش گرمکن ………………………………………………………………………………………………………..11
3-2- 1-مسیر فرعی (By Pass) ….ا………………………………………………………………………………………..11
4-2- 1- سیستم تکلیس (Calciner) ……..ا……………………………………………………………………………….12
5-2-.1- خنک کن کلینکر ……………………………………………………………………………………………………..12
6-2- 1- سوخت رسانی و مشعل ………………………………………………………………………………………….12
3-1- متغیرهای کنترل سیستم پخت ………………………………………………………………………………………12
1-3- 1- کنترل کوره…………………………………………………………………………………………………………….12
2-3- 1- کنترل خنک کن ………………………………………………………………………………………………………12
3-3- 1- کنترل سوخت کوره …………………………………………………………………………………………………13
4-3- 1- کنترل تغذیه کوره …………………………………………………………………………………………………..13
5-3-1- کنترل گاز خروجی کوره ……………………………………………………………………………………………..13
6-3- 1- کنترل حجم هوای اولیه ……………………………………………………………………………………………13
7-3- 1- کنترل درجه حرارت گاز خروجی از پیش گرمکن …………………………………………………………………13
8-3- 1- کنترل درجه حرارت یاتاقهای کوره ………………………………………………………………………………..13
9-3- 1- کنترل عملکرد الکتروفیلتر ها………………………………………………………………………………………13
10-3- 1- کنترل سیکلونها …………………………………………………………………………………………………..14
11-3- 1- کنترل ورودی کوره ………………………………………………………………………………………………..14
12-3- 1-کنترل وضعیت نسوز کاری داخل کوره ……………………………………………………………………………14

فصل دوم: عوامل موثر بر راندمان کوره های دوار سیمان از دیدگاه بهره برداری

1-2- شعله نا منظم ………………………………………………………………………………………………………….17
2-2- فشار بالا و ناگهانی سر کوره ………………………………………………………………………………………….18
3-2- خطاهای هنگام چرخاندن کوره ………………………………………………………………………………………..18
4-2- سرد شدن کوره و رسیدن مواد ناپخته به خنک کن …………………………………………………………………19
5-2- ریزش کوتینگ وپدید آمدن لکه های سرخ بر روی بدنه ………………………………………………………………20
6-2- خرد شدن رینگ مواد در داخل کوره ……………………………………………………………………………………23
7-2- داغ شدن بیش از حد منطقه پخت …………………………………………………………………………………….24
8-2- وجود کلینکر سرخ در خروجی خنک کن ………………………………………………………………………………..25
9-2- از بین رفتن بخشی از نسوز کاری ……………………………………………………………………………………..26
10-2- تبدیل سوخت کوره از مازوت به گاز و تاثیر آن بر فرایند پخت ………………………………………………………27
11-2- علل کاهش بازدهی گریت کولر و راههای جلوگیری از آن ………………………………………………………….32
12-2- رینگ ها و گرفتگی ها در سیستم پخت سیمان …………………………………………………………………….36
13-2- مشکل گرفتگی سیکلونها و راههای مقابله با آن ……………………………………………………………………39
14-2- کنترل چرخه سولفات در کوره های دوار سیمان …………………………………………………………………….48
15-2- نسوز کاری سیستم پخت ……………………………………………………………………………………………..53
16-2- چگونگی انتخاب اجرهای مناسب جهت نسوزکاری بر اساس آنالیز شیمیایی خوراک کوره……………………… 58
17-2- فرسایش مواد نسوز در سیستم پخت سیمان ………………………………………………………………………..62

فصل سوم: عوامل موثر بر راندمان کوره های دوار سیمان از دیدگاه آنالیز شیمیایی خوراک

کوره ……………………………………………………………………………………………………………………………..70

1-3- مسئولیت آزمایشگاه کارخانه سیمان …………………………………………………………………………………71
2-3- سیمان …………………………………………………………………………………………………………………….71
3-3- مشخصات شیمیایی و فیزیکی سیمان ………………………………………………………………………………..72
4-3- مدولهای کنترل کیفیت مواد ……………………………………………………………………………………………..76
5-3- مختصری از خصوصیات فازهای اصلی کلینکر …………………………………………………………………………76
6-3- دیاگرام فازهای مختلف سیمان …………………………………………………………………………………………77
7-3- چگونگی پخت مواد ………………………………………………………………………………………………………79
8-3- عوامل موثر در پختن مواد ……………………………………………………………………………………………….86
9-3- ارایه پیشنهادات و راه کارها در بحث تنظیم مواد …………………………………………………………………….88
10-3- ویسکوزیته فاز مایع و اثر آن در تشکیل کوتینگ …………………………………………………………………….96
11-3- میکروسکوپی کلینکر ………………………………………………………………………………………………….98
12-3- تاثیر نوسانات کیفیت خوراک کوره بر راندمان کوره ……………………………………………………………….102
13-3- تدوین استراتژی نمونه گیری ……………………………………………………………………………………….105
14-3- مطالعات تفصیلی معادن …………………………………………………………………………………………….107
15-3- جلوگیری از عوامل بروز نوسان کاذب در سیستم کنترل کیفی ………………………………………………..107
16-3- کالیبراسیون …………………………………………………………………………………………………………..108
17-3- توسعه اتوماسیون آزمایشگاه …………………………………………………………………………………….109

فصل چهارم: انالیز اکسرژی درسیستم پخت سیمان هگمتان جهت بازیافت انرژی از حرارت های

خروجی از سیستم ………………………………………………………………………………………………………..110

1-4- مفهوم اکسرژی (exergy) ….ا……………………………………………………………………………………….111
2-4- اکسرژی و pinch ..ا…………………………………………………………………………………………………..111
3-4- محاسبه اکسرژی درسیستم پخت سیمان هگمتان……………………………………………………………….113
1-4- 4- جرم ورودی به سیستم ( mass,input)…….ا……………………………………………………………………116
2-4- 4- جرم خروجی از سیستم (mass, output)….ا……………………………………………………………………118
5-4-.موازنه اکسرژی ………………………………………………………………………………………………………….123
1-5- 4- اکسرژی ورودی به سیستم (exergy,input)…ا…………………………………………………………………..124
2-5- 4- اکسرژی خرودی از سیستم (exergy,output)…ا………………………………………………………………..129
3-5- 4- بحث ونتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………….135
6-4- ارائه پیشنهاد و راهکاردرمبحث تحلیل اکسرژی در سیستم پخت…………………………………………………..135
2-6- 4- محاسبات بازیافت اکسرژی درسیستم پخت سیمان هگمتان با استفاده از تکنولوژی Kawasaki ژاپن…………………………………………………………………………………………………………………………….143

منابع و مراجع………………………………………………………………………………………………………………..146
منابع فارسی………………………………………………………………………………………………………………..147
منابع انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………..148
چکیده انگلیسی …………………………………………………………………………………………………………..150

فهرست اشکال

1-1- فلودیاگرام خط تولید سیمان …………………………………………………………………………………………….8
1-2- گرفتگی های سیستم پخت ………………………………………………………………………………………….. 47
2-2- عوامل فرسایش مختلف شیمیایی- مکانیکی و حرارتی موثر روی آجرهای کوره ………………………………… 65
1-3- تقسیم بندی مناطق مختلف کوره …………………………………………………………………………………….. 81
2-3- تغییرات شیمیایی و حرارتی خوراک کوره از ورود به سیستم پخت تا خروج از آن ………………………………….. 85
3-3- کلینکر عادی ……………………………………………………………………………………………………………….100
4-3- کلینکر آهسته خنک شده ……………………………………………………………………………………………….100
5-3- توده های آهک ازاد ………………………………………………………………………………………………………100
6-3- کلینکر متخلخل ………………………………………………………………………………………………………….101
7-3- کلینکر آزمایشگاهی با سولفات زیاد …………………………………………………………………………………101
1-4- سیستم پخت سیمان………………………………………………………………………………………………….113
2-4- دیاگرام شماتیک سیستم پخت کلینکر…………………………………………………………………………………114
3-4- دیاگرام grassman جهت تحلیل اکسرژی در سیستم پخت سیمان هگمتان……………………………………..134
4-4- بازیافت انرژی درشرکت های سیمان Kawasaki ژاپن……………………………………………………………….137
5-4- تکنولوژی بازیافت انرژی توسط Ph boiler و AQC boiler درخط تولید سیمان……………………………………..138
6-4- سیستم Ph boiler با نصب افقی و عمودی………………………………………………………………………….139
8-4- توربین و ژنراتور مولد برق………………………………………………………………………………………………..141

فهرست جداول

1-2- مقایسه حجم هوای مصرفی و گازهای حاصل از احتراق شعله های مازوت و گاز …………………………… 29
2-2- تقسیم بندی شرایط ورودی کوره …………………………………………………………………………………… 50
3-2- نتایج حاصل از کوره بزرگتر در شرایط متفاوت در ورودی کوره …………………………………………………….. 51
4-2- نتایج حاصل از کوره کوچکتر در شرایط متفاوت در ورودی کوره ……………………………………………………. 52
5-2- انالیزهای متفاوت سه نوع مواد اولیه مربوط به سه کارخانه سیمان و تاکید آن در انتخاب آجر ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 60

1-3- علائم اختصاری برای اجزاء تشکیل دهنده سیمان …………………………………………………………………. 75
2-3- ترکیب شیمیایی یک نمونه از کلینکر سیمان پرتلند ………………………………………………………………… 79
3-3- خلاصه عملیات شیمیایی- حرارتی و نام مناطق کوره ……………………………………………………………… 84
4-3- حدود طبیعی انحراف معیارهای مدولهای کلینکر ……………………………………………………………………102
1-4- مشخصات ورودی ها و خروجی های سیستم پخت سیمان هگمتان……………………………………………..115
2-4- بالانس جرمی در سیستم پخت جهت تعیین نشتی هوا در سیستم …………………………………………….122
3-4- موازنه کلی اکسرژی در سیستم پخت سیمان هگمتان……………………………………………………………..132
4-4- اکسرژی ورودی(انرژی های محسوس) در ورودی سیستم پخت…………………………………………………..133
5-4- اکسرژی خروجی(انرژی های محسوس قابل بازیافت) در خروجی سیستم پخت ……………………………….134

فهرست منحنی ها و نمودارها

1-3- منحنی های مقاومت فشاری بر حسب زمان …………………………………………………………………………. 78
1-4- نمودار تولید جریان برق در ظرفیت های مختلف کوره های دوار سیمان………………………………………………142

فصل اول
طرحی از یک کارخانه سیمان با تکنولوژی روز دنیا
1-1-شرح فلودیاگرام (شکل 1-1) خط تولید سیمان
1و2-مواد اولیه مـورد اسـتفاده در صـنعت سـیمان معمـولاً سـنگ آهـک و خـاک رس اسـت کـه پـساز استخراج بـه وسـیله کـامیون( و یـا در مـواردی واگـن، کـشتی، نـوار نقالـه و . . . ) بـه محـل کارخانـهو به قسمت سنگ شکن حمل مـی شـوند. خـاک و سـنگ آهـک بـه صـورت جداگانـه از خـردکن عبـورکرده و خرد می شوند.
در سنگ شکن که مخصوص خـرد کـردن سـنگهای تـا ابعـاد 2 متـر مـی باشـد، سـنگ شکـسته شـدهو بـسته بـه نـوع سـنگ شـکن و آسـیاب مـواد ابعـاد آن بـه کمتـر از 8 سـانتی متـر تقلیـل مـی یابـد. در مواردی سـنگ آهـک بـه صـورت قلـوه سـنگ همـراه بـا خـاک مـی باشـد کـه بـه ایـن مخلـوط طبیعـیالوویوم یا مارل گفته می شود که در این مورد نیز نیاز است که از سنگ شکن عبور نماید.
3-سالن مواد:
مـواد کوبیـده شـده پـس از خـروج از سـنگ شـکن توسـط نـوار نقالـه راهـی سـالن مـواد شـده و در آنجا توسط دستگاهی بـه نـام اسـتاکر بـه صـورت تـوده ای از مـواد بـه نـام پایـل ریختـه شـده و ذخیـرهمی گـردد. کـار برداشـت مجـدد مـواد از سـالن اخـتلاط توسـط دسـتگاهی بـه نـام ریکلایمـر انجـام مـیشود.
4-آسیاب مواد:
آسـیاب مـواد انـواع مختلفـی دارد کـه عبارتنـد از گلولـه ای و غلطکـی. مـواد برداشـته شـده از سـالن مواد توسط دستگاه ریکلایمر از طریـق نـوار نقالـه بـه بـین هـای ذخیـره مـواد ریختـه شـده و پـس از آنتوسـط سیـستم نوارهـای تـوزین وارد آسـیاب مـواد شـده و محـصول خروجـی بـه صـورت پـودر (بـا رطوبت کمتر از ورود) از آسیاب خـارج مـی گـردد. آنچـه کـه از آسـیاب خـارج مـی شـود بـه نـام مـوادخام یا خوراک کوره موسوم است.
آسیاب مواد مجهز به کوره هوای گـرم بـرای گـرفتن رطوبـت مـواد مـی باشـد. غالبـاً از گازهـای گـرمخروجی از کوره برای این منظـور اسـتفاده مـی شـود. ایـن کـوره بـرای مـواردی اسـت کـه کـوره اصـلیمتوقف می باشد.

5-گردگیر:
بـه منظـور خـشک کـردن و جابجـایی مـواد در آسـیاب مـواد از گازهـای خروجـی از کـوره اسـتفادهمی شـود. ایـن گازهـا پـس از انتقـال مـواد از آسـیاب وارد الکتروفیلتـر گـشته و ذرات مـواد و گردوغبـاراز آن جدا می گردد و سپس از طریق دودکش به خارج (محیط اطراف) فرستاده می شود.
6-سیلوهای ذخیره مواد:
م واد پ ودر ش ده پ س از الکتروفیلت ر وارد س یلوهای مخل وط ک ن و ذخی ره م ی ش ود و پ س از
نمونـه گیـری و آزمایـشات لازم توسـط آزمایـشگاه و اطمینـان از تنظـیم بـودن و متناسـب بـودن ترکیـب مواد خام آماده مصرف در کوره می شود.
7-کوره و پیش گرمکن:
مـواد خـام از قـسمت بـالای پـیش گـرمکن وارد سیـستم پخـت مـی شـود و پـس از عبـور از پـیشگرمکن و کلساینر وارد کـوره دوار مـی شـود. مـواد خـام در پـیش گـرمکن بـه مـرور( در فاصـله حـدود50 ثانیـه) خـشک، گـرم و کلـسینه مـی شـود. پـیش گـرمکن دارای دو بـرج اسـت کـه در یکـی از آنهـا کلـساینر قـرار دارد. مـواد پـس از تکلـیس وارد کـوره شـده و نهایتـاً بـه صـورت دانـه هـای کلینکـر ازکوره خارج می گردد.
8-خنک کن کلینکر:
درجــه حــرارت کلینکــر خروجــی از کــوره حــدود 1000 درجــه ســانتیگراد اســت و ایــن مقــدارحرارت موجود در کلینکر بوسیله جریـان هـوای سـرد بـاز یـابی مـی شـود. سـپس کلینکـر خنـک شـده( تا حـدود 100 درجـه سـانتیگراد) راهـی انبـار کلینکـر مـی گـردد. بخـشی از هـوای گـرم شـده از طریـقکانـال هـوای سـوم بـه سـمت کلـساینر مـی رود و بخـشی دیگـر وارد کـوره مـی شـود و اکـسیژن مـوردنیاز سوخت را تأمین می کند.
9-خرد کن و قیف سنگ گچ:
ب ه کلینک ر خروج ی از ک وره ح دود 4 درص د س نگ گ چ اض افه م ی ش ود و س پس در آس یاب سیمان پودر می گردد. قـبلاً سـنگ گـچ (گـچ خـام) در خـرد کـن جداگانـه ای بـه انـدازه هـای کمتـر از4 سـانتیمتر خـرد شـده وسـپس در قیـف مربوطـه ذخیـره شـده اسـت. سـرعت ترکیـب پـودر کلینکـر بـاآب بـسیار شـدید اسـت و بـه همـین خـاطر از سـنگ گـچ بـرای کنتـرل ایـن ترکیـب و گیـرش سـیماناستفاده می شود.
10-آسیاب سیمان:
از طریـق دون وار تغذی ه مجهـز ب ه سیـستم تـوزین، س نگ گـچ خ رد ش ده و کلینکـر وارد آس یابگلوله ای می شوند و پـس از پـودر شـدن، پـودر حاصـله (سـیمان ) از طریـق بـالا بـر کاسـه ای و هـوائی(الواتور و ایرلیفت) به سـیلوهای ذخیـره سـیمان فرسـتاده مـی شـود. در دهـه اخیـر اسـتفاده از آسـیابهایغلطکی برای پودر کـردن کلینکـر و تولیـد سـیمان موسـوم شـده اسـت. از جملـه در پـروژه هـای سـیمانتهران و فراز فیروزه کوه برای دپارتمان آسیاب سیمان، آسیابهای غلطکی خریداری شده است.
11 و 12- سیلوهای سیمان و بارگیر خانه:
با توجه به ظرفیـت تولیـد کارخانـه تعـدادی سـیلوی بتنـی جهـت ذخیـره سـیمان در نظـر گرفتـه مـیشود. سپس سیمان بـه کمـک دسـتگاههای بـارگیری سـیمان بـه صـورت فلـه یـا کیـسه بـارگیری شـده واز کارخانـه صـادر مـی گـردد. وسـیله حمـل سـیمان از کارخانـه مـی توانـد کـامیون، واگـن، قطـار و یـا کشتی باشد. چگونگی حمل بستگی به موقعیت کارخانه و محل مصرف دارد.
2-1- اجزاء سیستم پخت
1-2-1- کوره دوار سیمان
کوره دوار سیمان عبارتـست از یـک اسـتوانه فلـزی خفتـه بـا شـیب حـدود 3 تـا 4 درصـد نـسبت بـهافق که روی چند پایه در حال چرخش بوده که شامل اجزاء زیر میباشد:
الف- غلطک ها ب- غلطک بالابر
ج – سیستم چرخاننده کوره د- آب بندی سروته کوره ه- نسوز کاری داخل کوره 2-2-1- پیش گرمکن
پیش گرمکن معمـولاً شـامل چهـار یـا پـنج سـیکلون اسـت کـه روی یکـدیگر قـرار گرفتـه انـد و بـهمنظور بهتر جدا شدن مواد از گاز سیکلون آخر به صورت دو قلو ساخته می شود.
3-2-1- مسیر فرعی (By pass)
بـرای جلـوگیری از گرفتگ ی و تـشکیل کوتینـگ هـای م زاحم حاصـل از سـیکلهای مـوا د قلی ائی و سولفات و کلـر یکـی از روشـهای مرسـوم، خـارج نمـودن مقـداری از گازهـای گـرم خروجـی از انتهـایکوره به وسیله مسیر فرعی خروجی از انتهای کوره میباشد.
4-2-1- سیستم تکلیس (calciner)
وظیفـه آن بـالا بـردن درصـد کلـسیناسیون مـواد خـام تـا بـالای 90 درصـد میباشـد و بـر اسـاس ایـن طرح بخش عمده ای از طول کوره که اختصاص به تکلیس مواد دارد حذف می گردد.
5-2-1- خنک کن کلینکر
خنـک کـردن کلینکـر روی سـاختمان کریـستالی، ترکیـب مینوالـوژیکی، قابلیـت خـرد شـدن و نهایتـاًکیفیت سیمان تولیدی نقش اساسی دارد.
6-2-1- سوخت رسانی و مشعل
س وخت ه ای م ورد اس تفاده در ص نعت س یمان ممک ن اس ت جام د، م ایع و ی ا گ از باش ند. در ص ورت اس تفاده از س وخت م ای ع (م ازوت) در ک وره لازم اس ت قب ل از اس تفاده در م شعل توس طسیستم گرمکن مازوت به درجه حرارت حدود 120 درجه سانتیگراد رسانده شود.
3-1- متغیرهای کنترل سیستم پخت
1-3-1- کنترل کوره
متفیرهای اساسی کنترل کوره عبارتند از:
الف- درجه حرارت منطقه پخت ب- درجه حرارت عقب کوره ج- درصد اکسیژن عقب کوره 2-3-1- کنترل خنک کن متغیرهای سنجش و هدایت خنک کن عبارتند از:
الف- درجه حرارت هوای ثانویه ب- درجه حرارت هوای ثالثیه ج- درجه حرارت کلینکر خروجی د- درجه حرارت هوای خروجی اضافی
ه- حجم هوای خروجی اضافی یا آمپر فن های خنک کن 3-3-1- کنترل سوخت کوره
4-3-1- کنترل تغذیه کوره
ترکیب شیمیایی و میزان بار ورودی به کوره معیار سنجش و هدایت خوراک کوره میباشد.
5-3-1- کنترل گاز خروجی کوره
تجزیـه شـیمیایی گـاز خروجـی از کـوره حـاوی اطلاعـات مهمـی بـرای ارزیـابی کـم و کیـف فراینـداحتراق میباشد.
6-3-1- کنترل حجم هوای اولیه
ه وای اولی ه از طری ق لول ه م شعل وارد ک وره م ی ش ود و ش رایط اخ تلاط خ وب و م وثر ب ین سوخت و هوا را فراهم می کند.
7-3-1- کنترل درجه حرارت گاز خروجی از پیش گرمکن
8-3-1- کنترل درجه حرارت یا تاقهای کوره
9-3-1- کنترل عملکرد الکتروفیلترها
10-3-1- کنترل سیکلونها
تغیی رات در درج ه ح رارت و مک ش س یکلونهای پ ری هیت ر ممک ن اس ت ن شان اولی ه از ش روعگرفتگی در سیکلونها باشد.
11-3-1- کنترل ورودی کوره
تشخیص امکـان گرفتگـی شـدید در ورودی کـوره بـا بررسـی فـشار منفـی موجـود بـین پـائین تـرینسیکلون و ورودی کوره میسر خواهد بود.
12-3-1- کنترل وضعیت نسوز کاری داخل کوره
توسط دسـتگاه حـرارت سـنج بدنـه کـوره در هـر لحظـه و هـ ر نقطـه از بدنـه کـوره امکـان تـشخیصوضعیت آجرهای نسوز داخل کوره مقدور میباشد.

بررسی ویژگی های کارخانه سیمان مدرن وبررسی روش های بهبود راندمان کوره های دوار سیمان

بررسی ویژگی های کارخانه سیمان مدرن وبررسی روش های بهبود راندمان کوره های دوار سیمان

فصل دوم:
عوامل موثر بر راندمان کوره های دوار سیمان از دیدگاه بهره بردای  
ظرفیت اسمی کارخانجـات سـیمان بـر اسـاس میـزان تولیـد سـالانه کلینکـر نـام گـذاری مـی گـردد ورانـدمان کـوره هـای دوار کارخانجـات سـیمان بـر اسـاس میـزان تولیـد سـالانه سـنجیده مـی شـود و در نتیجه ظرفیت اسمی کوره جهت تولید کلینکر معیاری جهت سنجش راندمان کوره خواهد بود.
در این پروژه نیز رانـدمان کـوره دوار سـیمان بـا شـاخص میـزان تولیـد کلینکـر در سـال مـدنظر بـودهو مجموعه عواملی کـه از دیـدگاه بهـره بـرداری و آنـالیز شـیمیایی خـوراک کـوره بـه صـورت لحظـه ایتا مدت زمان یک سال بر میزان تولید کوره موثر باشد مورد بررسی و تحلیل قرار خواهد گرفت.
لازم به ذکر است در ایـن پـروژه از پارامترهـا و داده هـای مربـوط بـه کـوره شـرکت سـیمان هگمتـانواقـع در 130 کیلـومتری شهرسـتان همـدان اسـتفاده گردی ده اسـت. ظرفیـت اس می ک وره واح د یـکسیمان ه گمتان تولید 000/960 تـن کلینکـر در سـال اسـت کـه از آنجـا ظرفیـت تولیـد روزانـه بـه شـرحذیل بدست می آید:ton/ yr)/300( dayyr )  3200ton clinker/ day)960000
از روی ظرفیـت روزانـه کلینکـر و بـا در نظـر گـرفتن ضـریب تولیـد کلینکـر از مـواد خـام ( ضـریب تبدیل) مقدار متعارف تناژ ساعتی خوراک کوره ( بار کوره) در هر ساعت بدست می آید:
3200(ton clinker/day)*1 day/24hr * 1.65(ton klin feed/ton clinker)=220 ton kiln feed/hr یعنـی در صـورتیکه در هـر سـاعت tonhr 220 بـار وارد کـوره شـود و کـوره بـه صـورت مـداوم و 24 ساعته کار کند ظرفیت اسمی کارخانه محقق مـی گـردد و در صـورتیکه بنـا بـه هـر دلیـل بـار خـور کـورهکاهش یافته و یا کـوره متوقـف شـود، رسـیدن بـه هـدف تولیـد بـا ظرفیـت اسـمی محقـق نـشده و ایـنهمان افت راندمان کوره خواهد بود.
لـذا یکـی از عوامـل مهـم و مـوثر بـر رانـدمان تولیـد کـوره دوار مـسائل مربـوط بـه بهـره بـرداری از سیستم پخت سـیمان میباشـد، بنـابراین آگـاهی هرچـه بیـشتر نـسبت بـه شـرایط فراینـدی سیـستم پخـتو رفع مشکلات مربوط به آن باعث افزایش راندمان تولید کوره خواهد شد.
در این پـروژه مـسائل و مـشکلات مهمـی کـه از جنبـه بهـره بـرداری و کنتـرل کیفیـت باعـث کـاهشراندمان تولید کوره دوار سیمان مـی شـود مـورد بررسـی قـرار خواهـد گرفـت. رونـد ایـن بررسـی بطـورکلی به صـورت طـرح موضـوع، سـپس بررسـی و ارائـه راهکارههـا و پیـشنهادات جهـت مقابلـه بـا ایـنمشکلات خواهد بود.
1- 2-شعله نامنظم
در صـورتیکه شـعله مـشعل اصـلی کـوره نـامنظم باشـد ، بخـش هـایی از شـعله بـه آجرهـای نـسوزقسمت خروجی کـوره برخـورد نمـوده و امکـان وارد آمـدن صـدمه حرارتـی بـه آجـر نـسوز وجـود داردو ممکن است باعث ایجاد لکه های سرخ بر روی بدنه کوره شود.
پیشنهادات:
1-اگـر شـعله مختـصری بـه هـم خـورده باشـد مقـدار هـوای اولیـه و موقعیـت مـشعل مـورد تنظـیم مجدد قرار گیرد.
2-ب رای پ یش گی ری از بوج ود آم دن حال ت م ذکور لازم اس ت در ض من توق ف ک وره از س رمـشعل بازدی د و هرگونـه گرفتگـی در خروجـی مـشعل بـر طـرف شـود ت ا سـوخت و ه وا در دهانـهخروجــی مــشعل بــدون مــشکل و انحــراف جریــان داشــته باشــند و در صــورت دفرمگــی در دهانــهخروجی مشعل لازم است نسبت به تعویض و یا تعمیر محل مذکور اقدام شود.
2- 2-فشار بالا و ناگهاتی سرکوره
در صورت وجـود اشـکال در فـن کـوره و یـا شکـستن رینـگ و گرفتگـی هـای داخـل کـوره در سـرکوره فشار مثبت شده و گاهاً پـس زدگـی هـای شـدید در آن مـشاهده مـی شـود کـه بوجـود آمـدن ایـنحالت باعث بروز خطـر بـرای نفـرات مـستقر در سـر کـوره شـده و احتمـال وارد آمـدن صـدمه حرارتـیبه دستگاههای واقع در سکو و درب کوره وجود دارد.
پیشنهادات:
1- لازم اسـت همـه افـراد مـستقر در سـکوی کـوره از محـل دور شـوند و فـوراً سـوخت مـشعل بـه حداقل رسانده شود و سرعت فن کوره افزایش داده شود.
2-دریچـه هـوای اضـافی خنـک کـن بـه صـورت دسـتی بـاز شـود و مقـدار هـوای جـاری در زیـرصفحات خنک کن مشبک کاهش یابد.
3-2-خطاهای هنگام چرخاندن کوره
چرخاندن کـوره یکـی از عـواملی اسـت کـه در صـورت عـدم دقـت در آن باعـث بـروز مـشکلات وخسارات متعددی می گردد که می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1- در صـورت چرخانـدن کـوره بـا موتـور اصـلی و دور دائـم زودتـر از موعـد، پـس از اتمـام هـر نسوز کاری، باعث پیچ خوردگی لایه نـسوز و خـسارت بـه آجـر نـسوز داخـل کـوره مـی شـود کـه لازماست از این مورد اجتناب گردد.
2- دیر چرخاندن یا نچرخاندن کـوره بـه هنگـام گـرم کـردن سیـستم پخـت باعـث گـرم شـدن یـکطرفه و اعمال شـوک حرارتـی بـه آجـر نـسوز ضـمن چرخانـدن کـوره مـی گـردد و احتمـال آسـیب بـهیاتاقهای کوره را هـم در پـی خواهـد داشـت، لـذا لازم اسـت عمـل گـرم کـردن و چرخانـدن کـوره پـساز هر آجر چینی دقیقاً مطابق با دستورالعمل سازنده آجرهای نسوز باشد.
4-2-سرد شدن کوره و رسیدن مواد ناپخته به خنک کن
هنگامیکه مواد ناپخته (خاک) وارد خنک کـن مـی شـود بـه دلیـل ریـز بـودن دانـه بنـدی عمـل خنـککردن به سختی صورت می گیرد و هوای گرمـی کـه از خنـک کـن وارد کـوره مـی شـود بـه دلیـل خـاکآلود بودن فضای داخل کـوره را آنچنـان تاریـک مـی کنـد کـه مـشاهده منطقـه پخـت تقریبـاً غیـر ممکـنمی شود و ادامه این حالـت ممکـن اسـت بـه خفـه شـدن مـشعل و خـاموش شـدن شـعله و عـدم تعـادلکوره منجر شده و باعث توقف کوره گردد.
پیشنهادات
1- بایـستی توجـه خاصـی بـه مشخـصات فیزیکـی مـواد در جلـو شـعله داشـت، اگـر چـه در اغلـب موارد نگاه کن به جلو شعله به دلیل آمیختگی شـعله بـا فـضای خـاک آلـود مـشکل اسـت بـا ایـن وجـودبایـستی از هـیچ گونـه سـعی و تـلاش در هـر چـه بیـشتر نگـاه کـردن و دیـد زدن بـه جلـو شـعله دریـغنکـرد زیـرا کـه منـشاء و مبـدأ بـروز حـالات نابجـا و نامتعـادل کـوره از ایـن منطقـه اسـت و بـا دقـت وبررسی می توان جلوحالات واژگونه کوره را گرفت.
2-با نگاه کردن به داخـل کـوره یـک تغییـر رنـگ سـریع از تـاریکی (تیـره بـودن) بـه روشـنی (سـفیدبودن) مشاهده می شـود کـه بـه ایـن نقطـه، نقطـه تیـره بـودن مـواد (Dark feed) گفتـه مـی شـود و درش رایط ع ادی و پای دار ک وره ح دوداً ب ه ان دازه ی ک چه ارم ط ول ش عله در زی ر ش عله پ یش روی می کند.
3-هنگامیکه مـواد ناپختـه بـیش از حـد لازم در منطقـه پخـت پـیش روی کـرده باشـد بایـستی بـا کـمکردن طول شعله موقعیت نقطه تاریک نـسبت بـه شـعله را تنظـیم کـرد و بـا ایـن تنظـیم بـه مـرور منطقـهپخت داغ تر شده و از نامتعادل شدن کوره جلوگیری به عمل خواهد آمد.
5-2-ریزش کوتینگ و پدید آمدن لکه های سرخ بر روی بدنه کوره
ریزش کوتینگ و پدید آمـدن لکـه هـای سـرخ بـر روی بدنـه کـوره باعـث گرانتـرین تعمیـرات بـرایکوره خواهـد بـود، لـذا حفـظ کوتینـگ (آسـتر محـافظ روی آجـر) از جملـه کارهـای ضـروری در بهـرهبرداری صحیح از کوره میباشد.
عمده ترین عوامل پدید آورنده این حالت عبارتند از:
1 داغ شدن بیش از حد منطقه پخت
2- سرشکن شدن و نازک بودن آجر نسوز
3- نوسان و تغییرات شدید در ترکیب خوراک کوره
4- قطع بار کوره به مدت طولانی
5- وجود شرایط سیکلی مواد در داخل کوره
6- عدم دقت کافی در تنظیم پارامترهای بهره برداری از کوره

پیشنهادات:
1- در صــورتیکه تغییراتــی در آنــالیز شــیمیایی خــوراک کــوره بوجــود آیــد لازم اســت ســریعاً ازطـرف واحـد آزمایـشگاه بـه اتـاق کنتـرل اطـلاع داده شـود تـا بدینوسـیله تغییـرات احتمـالی در قابلیـتپخت مواد خام مدنظر بهره برداران کوره قرار گیرد.
2- در صورت تغییر مـواد بـه سـمت زودپـز بـودن بایـستی حـدود 10 دقیقـه قبـل از ورود مـواد بـهمنطق ه پخ ت س وخت ک اهش داده ش ود و در ای ن حال ت احتم ال ری زش کوتین گ وج ود خواه دداشت.
3- در صـورت تغیی ر م واد ب ه سـمت دیرپ ز ب ودن بای ستی مق داری س وخت اف زوده ش ود ودرصورتیکه برای مـدت بـیش از پـنج دقیقـه بـار کـوره قطـع شـده باشـد بایـستی نـسبت بـه توقـف کـورهاقدام شود.
4 ریزش کوتینگ و پدید آمدن لکه هـای سـرخ مـی توانـد ناشـی از تنظـیم غلـط مـشعل یـا شـکلنامناسب شعله در داخل کوره باشـد و لازم اسـت تنظـیم مـشعل بدرسـتی انجـام و شـکل شـعله بـه طـورمداوم تحت کنترل باشد.
5- شـوک حرارتـی ناشـی از سـریع گـرم شـدن یـک کـوره سـرد باعـث سرشـکن شـدن اجرهـای کوره و در صورت تکـرار باعـث پدیـد آمـدن لکـه هـای سـرخ روی بدنـه کـوره و گـسترش آن خواهـدشد لذا لازم است گرم کردن کوره سـرد بـه تـدریج و بـا دقـت کـافی انجـام شـود تـا شـوک حرارتـی بـهآجرهای نسوز داخل کوره وارد نشود.
6- در صورتیکه کوتینگ ریزی شـده و درجـه حـرارت بدنـه بـالا رفتـه اسـت ولـی تغییـر رنگـی دربدن ه م شاهده ن شود بای ستی نقط ه تاری ک را از منطق ه بح ران بوس یله ک م ک ردن مق دار جزئ ی ازسـوخت و یـا تغییـر موقعیـت مـشعل تغییـر مکـان داد و همچنـین در چنـین شـرایطی لازم اسـت شـکل شعله از حالت توپی به کشیده تغییر داده شود.
7- در واحـدهایی کـه مـواد دیرپـز دارنـد توصـیه مـی شـود بـرای دو سـه روز راه انـدازی (بعـد از هـر آجـر چینـی) از مـواد کمـک ذوب در ترکیـب خـوراک کـوره اسـتفاده نماینـد کـه ایـن امـر باعـثکوتین گ گی ری مناس ب اولی ه بع د از ه ر آج ر چین ی ش ده و همچن ین در م واردی ک ه لک ه س رخکوچک نیز بر روی بدنه مشاهده شود استفاده از مواد کمک ذوب روشی موثر خواهد بود.
8- دمیدن هـوا بـه روی لکـه سـرخ کوچـک جهـت تـسریع در کوتینـگ گیـری نقطـه مـذکور مفیـدخواهد بود که بایـستی ایـن عمـل توسـط فـن هـای خنـک کـن بدنـه و یـا بـا اسـتفاده از هـوای فـشردهخط و با دقت لازم انجام شود.
9 در حالتی کـه لکـه سـرخ در حـد یـک متـر از محـیط کـوره ظـاهر شـود در ایـن حالـت بوجـودآوردن کوتینـگ بـر روی نقطـه مـذکور امکـان پـذیر نبـوده و بایـستی جهـت جلـوگیری از تغییـر شـکلبدنه شعله را خاموش و نسبت به توقف کامل کوره اقدام شود.
6-2-خرد شدن رینگ مواد در داخل کوره
مشاهده کلو خه هـای بـزرگ در منطقـه پخـت و افـت ناگهـانی مکـش عقـب کـوره و همچنـین تمایـلبه مثبت بودن فشار سـر کـوره و تغییـر ناگهـانی آمپـر مـصرفی کـوره حـاکی از خـرد شـدن رینـگ مـواددر داخ ل کوره میباشد که ممکـن اسـت باعـث هجـوم مقـادیر زیـادی از خـوراک کـوره بـه منطقـه پخـتو خنـک کـن کلینکـر شـده و حتـی بـه صـفحات و س یـستم حرکـت خنـک کـن نیـز آسـیب برسـاند وباعث مسدود شدن کلینکر شکن گریت و خروج کلینکر سرخ از خنک کن شود.
پیشنهادات:
1- در صورتیکه بار کـوره بـالا و قطعـات رینـگ مـشاهده شـده در منطقـه پخـت نیـز بـسیار بـزرگباشد بایـستی مقـدار سـوخت و دور کـوره کـاهش داده شـود و کنتـرل خنـک کـن بـه صـورت دسـتی وبا سـرعت کـم ادامـه یابـد و مقـدار هـوای خنـک کـن در حـداکثر ممکـن قـرار گیـرد و نفراتـی در کنـارخنک کن و کلینکر شکن مستقر شده تـا مواظـب اضـافه بـار و داغ شـدن هـا و مـسدود شـدن هـا باشـندو موارد غیر عادی را به دقت تحت کنترل داشته باشند.


مقطع : کارشناسی ارشد

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان