– آقاي مهندس ميرفريد مصطفوي رييس هيِيت مديره شرکت مهندسي مشاور استپ براي تعريف اين پروژه
-کارخانه سيمان بجنورد
– دوست عزيزم مهندس سپيده جعفرزاده راستين

‌ه

فهرست مطالب

چعکنيوداه ن صفحه 1
فمقصدل ه اول ـ سيمان و فرآيند توليد آن 4
– سيمان و فرآيند توليد آن 5
روشهاي توليد سيمان 5
1.1.1فرآيند تر 5
1.1.2 فرآيند خشک 6
1.1.13 فرآيند نيمه خشک (نيمه مرطوب ) 6
مراحل توليد سيمان در کارخانه 6
طرحي از يک کارخانه سيمان 7
1.2.1 استخراج مواد اوليه و سنگ شکن 8
1.2.2 سالن مواد 8
1.2.3 سياب مواد 8
1.2.4 غبارگير 8
1.2.5 سيلوي ذخيره مواد خام 8
1.2.6 پيش گرم کن 9
1.2.7 کوره دوار 10
1.2.8 خنک کن کلينکر 11
1.2.8.1 خنک کن دوار 11
1.2.8.2 خنک کن گوشوارهاي 11
1.2.8.3 خنک کن مشبک 11
1.2.8.4 خنک کن عمودي 12
1.2.9 آسياب گچ و سيلوي آن 12
1.2.10 آسياب سيمان 13
1.2.11 سيلوهاي سيمان و بارگيرخانه 13
فصل دوم ـ فرآيند پخت و سرد کردن 14
مقدمه 15
‌و

2.1کولر کلينکر 15
2.1.1 استوانه خنک کن 17
2.1.2 کولر گوشواره اي 18
2.1.3 کولر مشبک 20
فصل سوم ـ ساختمان خنک کن شبکه اي 21
3.1 خنک کن شبکه اي 22
3.1.1 خنک کن شبکه اي متحرک 22
3.1.2 خنک کن شبکه اي رفت و برگشتي 25
3.2 طراحي خنک کن شبکه اي 25
3.3ساختمان داخلي خنک کن شبکه اي رفت و برگشتي 26
3.3.1 خنک کن يک شبکه اي 29
3.3.2 خنک کنهاي ترکيبي 29
3.3.3 خنک کن چند مرحله اي با خردکن 30
3.4سيستم گردش هواي (دئوترم ) 30
3.5نقطه ريزش و نقش آن در خنک کن شبکه اي 31
3.6 نمونه اي براي يک خنک کن واقعي 32
3.6.1 ناحيه بازيابي 36
3.6.2 منطقه خنک شدن نهايي 39
فصل چهارم ـ کنترل متغيرهاي خنک کن شبکه اي 40
4.1 متغيرهاي بحراني در خنک کن کلينکر 41
4.2 کنترل مکش انتهاي خروجي کوره 42
4.3 فشار زير صفحات خنک کن 42
4.4 کنترل درجه حرارت هواي ثانويه 43
4.5 پيشرفتهايي در خنک کن شبکهاي رفت و برگشتي 45
4.5.1 سيستم کنترل جريان صفحات شبکه اي 45
4.5.1.1 مزايا 46
4.5.1.2 طراحي سيستم CFG 46
4.5.2 بازسازي تجهيزات موجود در خنک کن هاي قد يمي 48
4.5.3 صفحاتي با کمترين ريزش ذرات 49
4.5.4 صفحات شبکه اي مرده با لبه هاي قابل تعويض 49

‌ز

فصل پنجم _ برخورد اوليه با داده ها 51
مقدمه 52
5.1 تعيين وروديها و خروجيها 53
5.2 فرکانس نمونه برداري 55
5.3 برخورد اوليه با داده 55
5.4 روش تحليل همبستگي داده ها 61
فصل ششم ـ شناسايي خطي کولر شبکه اي 70
مقدمه 71
6.1 شناسايي از روش حداقل مربعات 71
6.2 مدل پاسخ محدود ضربه 73
6.3 مدل تابع تبديل کسري يا ARX 76
6.4 روش متغيرهاي ابزاري 79
6.5 روش خطاي خروجي 82
6.6 مدلسازي خطي با ساختارARMAX 84
6.7 مدلسازي خطي با ساختارBox-Jenkines 87
6.8 اعتبار سنجي به روش تحليل مانده ها 89
فصل هفتم ـ شناسايي غيرخطي کولر شبکه اي 95
مقدمه 96
7.1 نگاهي به روند شناسايي غيرخطي در مدلسازي کولر شبکه اي 96
7.1.1 شبکه هاي پرسپترون چند لايه 96
7.1.2 آموزش شبکه 97
7.1.3 شناسايي سيستم 101
7.1.4 انتخاب ساختار مدل 102
7.1.5 اعتبارسنجي مدل 103
7.2 نتايج شبيه سازي 104
7.2.1 اثر افزايش تعداد مرحله ها 104
7.2.2 اثر افزايش تعداد نرونها 106
نتيجه گيري و پيشنهادات 108
مراجع 110

‌ح

فهرست جدول ها

عنوان صفحه
جدول (1) جنس مواد تشکيل دهندة قطعات خنک کن 17

جدول (2) شاخصهاي ساختمان داخلي خنک کن 33

جدول (3) مشخصات خنک کن شبکه اي سه مرحله اي 35

‌ط

فهرست شکل ها
ششعککنل ول ا 1ن 6 –1 ن ملوشخا موکونيدک يي يل ن ازجورم کرک ل کTتفFکب ه ه اي شايشب سه اريرحه کي اي صفحه 2132451696
شکل 3254724196196807 -1-551 2ندبمدمدمطو1ل34امزuويبموايuاuيuداتاونيليوادابکرترره ندوقشيگا سه من ردشفهرم دتپله ش2ردو2ل داuري2وفايک1رر(ب د(ه 1دبه م يوsبم بل)يشنوهاظاصيوجيوابل اهرح ل (خدد1اريدu)جهياخردووجم ي 43254980869171
‌ي

ش کل 2801–57 هعممبلکسترگد يشببکين ه بوه ر وودرويد ايل وهم وودوتسهابام رباجيورسجووجيساووم ل با 14 نرون 59218
شکل 232-5 ههممببسستتگگييب بيين ن وورروودديچاهوال م و بادوخم رووجسيوم جهباارخم روجي چهارم 534
شکل 1-6 مدل بدست آمده براي MISO1 (Y1 خروجي دماي گاز ورودي به فيلتر ) 55
شکل 2-6 مدل بدست آمده براي MISO2 (Y2خروجي دماي ورودي id فن ) 56
شکل 3-6 مدل بدست آمده براي MISO3 (خروجي مکش هواي ثا لثيه ) 57
شکل 4-6 مدل بدست آمده براي MISO4 (خروجي مکش هود کوره ) 58
شکل 5-6 مدل بدست آمده براي MISO1 (خروجي دماي گاز ورودي به فيلتر ) 59
شکل 6-6 مدل بدست آمده براي MISO2 (خروجي دماي ورودي id فن ) 60
شکل 7-6 مدل بدست آمده براي MISO3 (خروجي مکش هواي ثا لثيه ) 61

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل 8-6 مدل بدست آمده براي MISO4 (خروجي مکش هود کوره ) 62
شکل 9-6 مدل بدست آمده براي MISO3 (خروجي مکش هواي ثا لثيه ) 63
شکل 10-6 مدل بدست آمده براي MISO1 (خروجي دماي گاز ورودي به فيلتر ) 64
شکل 11-6 مدل بدست آمده براي MISO2 (خروجي دماي ورودي id فن ) 65
شکل 12-6 مدل بدست آمده براي MISO3 (خروجي مکش هواي ثا لثيه ) 65
شکل 13-6 مدل بدست آمده براي MISO4 (خروجي مکش هود کوره ) 65
شکل 14-6 مدل بدست آمده براي MISO1 (خروجي دماي گاز ورودي به فيلتر ) 66
شکل 15-6 مدل بدست آمده براي MISO2 (خروجي دماي ورودي id فن ) 66
شکل 16-6 مدل بدست آمده براي MISO3 (خروجي مکش هواي ثا لثيه ) 66
شکل 17-6 مدل بدست آمده براي MISO4 (خروجي مکش هود کوره ) 67
شکل 18-6 مدل بدست آمده براي MISO1 (خروجي دماي گاز ورودي به فيلتر ) 67
شکل 19-6 مدل بدست آمده براي MISO2 (خروجي دماي ورودي id فن ) 68
شکل 20-6 مدل بدست آمده براي MISO3 (خروجي مکش هواي ثا لثيه ) 68
شکل 21-6 مدل بدست آمده براي MISO4 (خروجي مکش هود کوره ) 69
شکل 321-7 بعشلموبلکککه ردياصشگببراکيم Pپبه رLوسMره ودباين3هساوارييويتييت وس1رم الاييه خمرخوفجيي او2ل خروجي 7310
شکل 4-7 عملکرد شبکه به ورودي هاي تست براي خروجي دوم (دماي ورودي id فن ) 78 شکل 5-7 عملکرد شبکه به ورودي هاي تست براي خروجي سوم (مکش هواي ثالثيه ) 79
شکل 6-7 عملکرد شبکه به ورودي هاي تست براي خروجي چهارم (مکش هودکوره ) 80
شکل 7-7 عملکرد شبکه به ورودي هاي تست براي خروجي سوم در200 مرحله 90
‌ک

چکيده :
اهميت کارکرد سيستمهاي خنک کننده 1به منظور دستيابي به استانداردهاي بالاي کيفي در محصول توليدي و سيستمهاي غبارزداي مربوطه به منظور رعايت استانداردهاي آلايندگي 2 در صنعت سيمان باعث پويايي فنآوري توليد اين سيستمها و به موازات آن افزايش هزينه هاي توليدي آنها شده است . اين مسئله ايجاب ميکند که شرايط بحراني احتمالي با منشاء هواي داغ که باعث صدمه زدن به کارکرد اين سيستمها خواهد شد شناسايي شده و اقدامات حفاظتي در مقابل آن صورت گيرد. شناسايي چنين شرايطي مستلزم شناسايي و مدلسازي رفتاري اين سيستم ميباشد که با توجه به رفتار فوق العاده غيرخطي آن نياز به گرايش به سمت شيوه هاي مدلسازي هوشمند نظير شبکه هاي عصبي ميباشد.
در اين پروژه هدف بررسي رفتار غيرخطي سيستم خنک کننده مشبک بمنظور شناسايي و مدلسازي آن در هنگام بروز تغييرات ناگهاني درجه حرارت يا فشار هواي ورودي به سيستم و حفاظت و کنترل سيستم در قبال اين شرايط بحراني گامهاي بعدي آن ميباشد.
کولرهاي مشبک با غبارزدايي فيبري استفاده وسيعي در صنعت سيمان داشته و بدليل اهميت کاربردي و همچنين هزينه بالاي اقتصادي همواره مورد توجه ويژه موسسات مطالعاتي معتبر و کارخانجات توليدي جهت حفاظت از آنها بودهاند.
اين تحقيق منطبق بر نياز فزاينده صنايع داخلي توليد سيمان براي دستيابي به شيوه هاي مطمئن در پيشبيني شرايط بحراني محتمل براي کولرها و غبارگيرها و جلوگيري از آسيب ديدن آنها و نهايتاًً زيانهاي اقتصادي منتجه تعريف و اجرا گرديد.
در اين پروژه با بررسي رفتار فيزيکي کولر مشبک 3 و تعيين وروديها و خروجيهايي که بتواند تا اندازه زياد رفتار سيستم را بازتاب نمايند، و همچنين دريافت اطلاعات واقعي از کارخانه سيمان بجنورد روي مدلهاي خطي با استفاده از روشهاي شناسايي کار شد و در آخر مدل غيرخطي با استفاده از شبکه عصبي MLP ارائه گرديد.

کلمات کليدي :
خنک کننده مشبک ـ مدلسازي و شناسايي سيستم ـ شناسايي خطي و غيرخطي ـ شبکه هاي عصبي
MLP

1‌-Cooler
2‌- Dedusting System
3‌- Grate Cooler
1

•مقدمه :
يکي از مهمترين کاربرد سيستمهاي خنک کننده در صنعت سيمان است . خنک کننده هاي شبکه اي در صنعت سيمان براي خنک کردن ذرات داغ کلينکر مورد استفاده قرار ميگيرد.
کلمه سيمان به هر نوع ماده چسبندهاي اطلاق ميشود که قابليت به هم چسباندن و يکپارچه کردن قطعات معدني را دارا باشد. در شاخه مهندسي عمران سيمان گردي است نرم ، جاذب آب ، چسباننده سنگريزه که اساساًً مرکب از ترکيبات پخته شده و گداخته شده اکسيد کلسيم ، اکسيد سيلسيم ، اکسيد آلومينيم و اکسيد آهن ميباشد. ملات اين گرد قادر است به مرور در مجاورت هوا يا در زير آب سخت شود و در زير آب ، در ضمن داشتن ثبات حجم ، مقاومت خود را حفظ نموده و در فاصله 28 روز زير آب ماندن داراي حداقل مقاومت 250 کيلوگرم بر سانتيمترمربع گردد.
چگونگي خنک کردن کلينکر روي ساختمان بلوري کانيها، قابليت خرد شدن و نهايتاًً کيفيت سيمان تأثير دارد و اصولاًً به همين دلايل است که توجه به خنک کننده ها بسيار ضروري است . از طرفي بدليل رفتارهاي غيرخطي در مراحل پخت سيمان برخي پيشبينيها قبل از وقوع حوادث از ضررهاي هنگفتي جلوگيري ميکند.
متأسفانه کارهاي تحقيقاتي در جهت شناسايي و مدلسازي بخصوص در زمينه موضوع اين پروژه بسيار کم انجام شده است .شايد يکي از دلايل آن ارتباط بيش از حد بين قسمتهاي مختلف پروسه و اثرگذاري آنها بر يکديگر باشد.بيشتر مراجع موجود اطلاعات تجاري در زمينه کولرهاي شبکه اي بود و بسنده کردن به چند مرجع محدود بسيار، پيشرفت کار را کند ميکرد.
گام بعدي جمعآوري داده از سيستم واقعي بود. بدليل بعد مسافت و مشکلات اداري گرفتن داده از طريق مکاتبه امکانپذير نبود. کارخانه سيمان بجنورد يکي از کارخانه هاي سيمان بود که سيستم خنک کننده مشبک در آن موجود بود. با همکاري مديريت و مسئولان اين کارخانه داده ها جمع آوري شد(داده هاي مربوط به دو ماه کاري کارخانه در اختيار گذاشته شد) ولي با توجه به اشکالاتي که در قسمت ثبت داده به صورت اتوماتيک داشتند داده ها دستي توسط اپراتور و مجموعاًً 24 داده براي هر پارامتر در هر روزموجود بود و اين نگراني وجود داشت که به خاطر فرکانس پايين جمعآوري داده بعضي اطلاعات مفيد را از دست داده باشيم . ولي پس از بررسي معلوم شد که جز در حالات غيرعادي کار داده ها از رنج تقريباًً ثابتي برخوردار بودند. مرحله بعد بررسي کلي داده ها بود و سپس وارد تست روشهاي شناسايي خطي شديم . با توجه به پيشبيني که از قبل هم ميکرديم تستهاي شناسايي خطي جوابهاي قانع کننده اي نداشتند. که اين اظهارنظر با توجه به بررسي خروجي، شاخص Fitness وتستهاي ديکر
2

انجام گرفته است . مدلسازي غيرخطي را با توجه به داشتن تجربه قبلي از مدلسازيهاي خطي و همچنين مراجع موجود که دربارة مدلسازي رياضي سيستم کار کرده بودند با روش شبکه عصبي MLP و آموزش مارکوات رونبرگ انجام داديم . پاسخهاي گرفته شده موفقيت مدلسازي را تاييد مي کردند.
به هر حال اميدوارم اين پروژه در عمل بتواند گامي هر چند کوچک در رفع مشکلات موجود در صنعت سيمان بردارد.

3

فصل اول

سيمان و فرآيند توليد آن
4

•فصل اول : سيمان و فرايند توليد آن
1.1. روشهاي توليد سيمان
پيشرفت صنايع سيمان موجب پديد آمدن روشها و تکنولوژيهاي جديد سيمان گرديده است . هدف کلي در اين روشها رسيدن به حداکثر توليد و محصول مطلوب در ازاء حداقل هزينه هاي توليد است .
روشهاي مختلف بسته به شرايط محلي و يا اقليمي ممکن است انتخاب گردند. روشها به سه نوع کلي زير تقسيم ميشوند.
1- روش تر
2- روش نيمه خشک
3- روش خشک

1.1.1. فرآيند تر
تمام فرآيندهايي که در آن خوراک کوره بصورت يک دوغاب با رطوبت 30 تا 40 درصد وارد
کوره ميگردد در اين گروه قرار ميگيرند. در مقايسه با يک فرآيند خشک با قطر کوره يکسان فرآيند تر نياز به يک ناحيه اضافي آبگيري دارد تا آب خوراک کوره گرفته شود. بنابراين طول کوره بايد به ميزان قابل ملاحظهاي نسبت به روشهاي توليد ديگر بيشتر باشد تا سرعت توليد يکساني داشته باشند. براي توليد يک مقدار يکسان از کلينکر، يک کوره تر نياز به سوخت بيشتري از کوره خشک دارد. اين مسئله بعلت حرارت لازم براي تبخير آب خوراک کوره است . عليرغم داشتن مزايايي مانند يکنواختي بيشتر خوراک و هدر رفتن کمتر غبار، افزايش تدريجي قيمت انرژي، گرايش به سمت ايجاد واحدهاي جديد توليد سيمان با سيستم خشک بوده است و پيشرفت قابل ملاحظهاي در فرآيند و تکنولوژي توليد در سالهاي اخير با استفاده از تکنولوژي پيش کلسيناتور حاصل شده است .
1.1.2. فرآيند خشک
در روش خشک مواد اوليه خام پس از خرد شدن اوليه به نسبتهاي صحيح براي خشک و پودر شدن به آسياب فرستاده ميشوند و پودر خشک به داخل سيلوي مخلوطکننده رفته و تصحيح نهايي در نسبت – هاي مواد لا زم جهت توليد سيمان انجام ميشود. براي بدست آوردن يک مخلوط يکسان ، خوراک خام را
5

معمولاًً به کمک هواي فشرده که به پودر حالت صعودي ميدهد و وزن مخصوص ظاهري آن را پايين ميآورد، مخلوط ميکنند. خوراک مخلوط شده را الک ميکنند و همزمان با افزودن 12 درصد وزن خوراک آب به آن ، آن را به صفحه گرداني ميفرستند تا دانه هايي به قطر تقريبي 15 ميليمتر ايجاد شود. انجام اين عمل ضروري است چون اگر پودر مستقيماًً به داخل کوره برود، از جريان هوا جلوگيري ميکند و تبادل حرارتي لازم براي انجام واکنشهاي شيميايي براي تشکيل کلينکر صورت نميگيرد. اين دانه ها به کمک گازهاي خارج شده از کوره در پيش گرمکن پخته ميشوند و بعد دانه هاي پخته شده وارد کوره ميگردند و عمليات بعدي آن همانند ساخت سيمان به روش مرطوب است .
1.1.3. فرآيند نيمه خشک (نيمه مرطوب )
در روش نيمه خشک مواد اوليه بصورت خشک با يکديگر مخلوط گشته و به آسياب مواد خام تغذيه ميگردند. مواد خروجي از آسياب مواد بصورت پودر است . قبل از تغذيه اين پودر به کوره در دستگاه حبهساز مقداري آب روي آن پاشيده ميشود و آنرا بصورت حبه در ميآورد و سپس به کوره تغذيه مي – شود. در روش نيمه مرطوب ، خاک رس مصرفي در دستگاه دوغاب ساز تبديل به دوغاب ميگردد و سپس اين دوغاب به همراه سنگ آهک در آسياب با مواد خام نرم مخلوط گشته و تبديل به دوغاب با غلظت بيشتري ميشود و قبل از ورود به کوره بوسيله فيلتر پرس ، آب آن گرفته ميشود و به صورت حبه به کوره تغذيه ميشود.
•مراحل توليد سيمان در کارخانه
1.2.طرحي از يک کارخانه سيمان
علاوه بر پيشرفت تکنيک پخت سيمان ، پيشرفتهاي شگفت انگيزي در زمينه اتوماتيک شدن
کارخانجات سيمان و استفاده هر چه بهتر و بيشتر از ثمرات علوم و تکنيکهاي مربوط به کنترل فرآيند، الکترونيک و اتوماسيون صورت گرفته است و به جرأت ميتوان گفت ، که فقط با ياري گرفتن از اين تکنيکها بشر توانسته سيمان را با آن چنان قيمت تمام شدة پاييني توليد نمايد که قابل استفاده ومقرون به صرفه براي هر گونه کار ساختماني باشد، در اين قسمت دربارة خط توليد يکي از آخرين طرحهاي
6

کارخانجات سيمان توضيح داده ميشود تا بدينوسيله ضمن آشنايي با فرآيند و خط توليد سيمان موقعيت دستگاه هاي مختلف در خط توليد معلوم گردد.
سيلوي‌مواد‌ آسياب ‌مواد سالن ‌مواد سنگشکن استخراج ‌
خام مواد‌اوليه ‌
سيمان ‌
1 2 3 4 6
9 8 7
پيش ‌گرمکن کوره ‌دوار خنککن سيلوي‌ گچ ‌خام
کلينکر‌ +
10 11 12 13
بارگيرخانه سيلوي‌سيمان ‌ آسياب ‌سيمان ‌

شکل 1-1: بلوک دياگرام مراحل توليد سيمان در کارخانه

1.2.1. استخراج مواد اوليه و سنگ شکن

مواد اوليه مورد استفاده در صنعت سيمان معمولاًً سنگ آهک و خاک رس ميباشند که پس از
استخراج به وسيله کاميون (و يا مواردي بوسيله واگن ، کشتي، نوار نقاله و …) به محل کارخانه و به قسمت سنگشکن حمل ميشوند. خاک و سنگ آهک به صورت جداگانه از آسياب عبور کرده و خرد ميگردند.
در سنگشکن که مخصوص خرد کردن سنگهايي تا ابعاد 2 متر است ، سنگ شکسته شده و متناسب با نوع سنگ شکن و آسياب مواد، ابعاد آن به کمتر از 8 سانتيمتر تقليل مييابد. در مواردي سنگ آهک به صورت قلوه سنگ همراه با خاک ميباشد که لازم است مواد از سنگشکن عبور نمايد. (بلوک 1 و 2)

1.2.2. سالن مواد

پس از خرد شدن سنگ آهک و آماده شدن خاک اين دو در يک سالن با يکديگر مخلوط ميشوند و يا در دو سالن ريخته ميشوند و سپس به نسبت لازم قبل از ورود به آسياب مواد با يکديگر مخلوط مي – گردند. ممکن است به مخلوط حاصل مواد اوليه ديگري نظير سنگ آهک يا سنگ سيليس به منظور ذوب يا ساخت سيمان ضدسولفات اضافه شود که اين عمل ميتواند هم در سالن مواد صورت گيرد و هم اينکه
7

مواد اوليه اصلي در قيفهاي جداگانه ريخته شوند و سپس به نسبتهاي لازم از طريق قيفها و سيستم توزين وارد آسياب شوند. (بلوک 3)
1.2.3. آسياب مواد

مواد اولي? خرد شده به نسبتهاي لازم وارد آسياب گلولهاي ميشوند و سپس به صورت پودر (با رطوبتي کمتر از هنگام ورود) از آسياب خارج ميگردند. آنچه که از آسياب مواد خارج ميگردد، به نام مواد خام يا خوراک کوره نيز مرسوم است . آسياب مواد مجهز به مشعل ، جهت توليدي هواي گرم براي گرفتن رطوبت مواد ميباشد. غالباًً از گازهاي گرم خروجي از کوره براي اين منظور استفاده ميشود، لذا در مواردي که کوره متوقف است از مشعل استفاده ميکنند. (بلوک 4)

1.2.4. غبارگير
به منظور خشک کردن و جابجايي مواد در آسياب مواد، از گازهاي خروجي کوره استفاده ميشود. اين گازها پس از انتقال مواد از آسياب ، وارد الکتروفيلتر (گردگير) شده و ذرات مواد و گرد و غبار از آن جدا ميگردد و سپس از طريق دودکش به خارج (محيط اطراف ) فرستاده ميشود.
1.2.5. سيلوهاي ذخيره مواد خام
مواد پودر شده پس از الکتروفيلتر (گردگير) وارد سيلوهاي مخلوط کن و ذخيره ميگردند و پس از نمونهگيري و آزمايشات لازم توسط آزمايشگاه و اطمينان از تنظيم بودن و متناسب بودن ترکيب مواد خام ، هموژن شده و سپس به سيلوهاي ذخيره خوراک فرستاده ميشود. در اين قسمت مواد ذخيره شده آمادة مصرف در کوره ميباشند. (بلوک 6)
.1.2.6 پيش گرم کن
مواد خام از قسمت بالاي پيش گرمکن وارد سيستم پخت شده و پس از عبور از پيش گرمکن وارد کورة دوار ميگردند. مواد خام در پيش گرمکن به مرور (در فاصله حدود 50 ثانيه ) خشک ، گرم و مقداري نيز کلسينه ميشوند. سپس وارد کوره شده و نهايتاًً به صورت دانه هاي کلينکر (جوش ) از کوره خارج ميگردند بدليل اهميت مرحله پخت در خط توليد سيمان ، لذا توضيحات بيشتري در اين زمينه داده ميشود.
وظيفه پيش گرمکن به گرم کردن و تا حدي تکليس خوراک کوره اختصاص دارد و در آن از گازهاي گرم خروجي کوره استفاده ميشود.
8

نوعي از پيش گرمکن ، پيش گرمکن مشبک است که شامل يک شبکه حامل مواد در حال گردش
است و پيش گرمکن لپول 1 ناميده ميشود. گازهاي داغ کوره از روي مواد (به ارتفاع 15 تا 20 سانتي – متر) عبور ميکنند. در اين نوع به علت عبور سريع گازهاي داغ کوره ، نمونه بايد داراي قابليت لازم باشد تا فورًًا تجزيه نشود، واکنش ندهد و از طرفي امکان از کار افتادن شبکه نيز وجود دارد.
نوعي ديگر، پيش گرمکنهاي سيکلوني هستند که معمولاًً متشکل از چهار طبقه سيکلون ميباشند که مواد خاک از طبقه سوم وارد آنها ميگردند. از پايينترين قسمت پيش گرمکن گازهاي گرم خروجي از کوره وارد پايينترين سيکلون ميشوند، طرح سيکلونها و نحوه جريان گاز و پودر مواد، طوري است که ايجاد محيط گردبادي و شناور ميکنند، بدليل ايجاد اين محيط ، بشدت تبادل حرارت بين گاز و مواد صورت ميگيرد. پايين سيکلون قيفي شکل است و باعث جدا شدن ذرات جامد داغ شده از فاز گازي مي – شوند. (بلوک 7)
1.2.7. کوره دوار
قسمت اصلي عمل پختن توسط کوره صورت ميگيرد. (بلوک 8) کوره دوار سيمان ، عبارت است از يک استوان? فلزي خفته که با شيب حدود 3 تا 4 درصد نسبت به افق روي چند پايه در حال چرخش است . طول و قطر کوره متناسب با ظرفيت کارخانه ميباشد. البته ابعاد دقيقتر بستگي به پارامترهاي متعددي منجمله سيستم پيش گرمکن دارد. در انتهاي خروجي کوره ، مشعل کوره قرا دارد که ميتواند با سوخت مايع ، گاز، ذغالسنگ و يا مخلوط اينها (متناسب با نوع مشعل ) کار کند و حرارت لازم براي پخت مواد را تأمين نمايد. جهت جريان مواد خام از عقب کوره (ورودي کوره ) به سمت جلو (در جهت
سرازيري) و جريان گاز حاصل از سوختن در خلاف جهت مواد ميباشد. جريان گاز به سمت عقب کوره ناشي از وجود يک مکنده (فن ) بسيار قوي در عقب کوره است ، که مکش لازم را ايجاد ميکند. حرکت مواد به سمت جلوي کوره ، به علت شيب کوره و حرکت دوراني آن است . براي محاسبه سرعت جريان مواد در کوره روابط مختلفي وجود دارد. خوراک کوره در طي مسير ابتدا تکليس ميگردد. سپس با تکميل عمل تجزيه سيليکاتها در قسمتهاي بعدي، ترکيب اکسيدها با يکديگر به مرور شروع ميگردد. درجه حرارت منطقه پخت آنچنان انتخاب ميشود که ، خوراک کوره تا حدي ذوب ناقص (گداخته ) ميشود و مقداري فاز مايع بوجود ميآيد. در محيط فاز مايع ، فازها يا کريستالهاي سيمان تشکيل ميگردند. بدون تشکيل اين فازها خواص لازمه در سيمان پديد نخواهد آمد. آنچه که از کوره خارج ميشود کلينکر نام

1‌- Lepol
9

دارد، که دانه هاي خاکستري يا قهوهاي رنگ ميباشد و براي پختن هر کيلوگرم آن حدودًًا 80
کيلوکالري انرژي حرارتي، صرف ميگردد. مقدار کلينکر خروجي از کوره حدودًًا 60% مقدار مواد خام ورودي به پيش گرمکن ميباشد. 40% مابقي عبارتست از رطوبت و گازهايي نظير CO2 جدا شده از کربناتها که به همراه گازهاي کوره از سيستم خارج ميگردند.
از انواع کورة دوار به دو نوع کورة دوار بلند و کورة دوار کوتاه ميتوان اشاره کرد.
که ميتوان به مشخصات آنها در ذيل توجه نمود.
کوره دوار بلند:
خوراک: لجن حاوي 30 تا 45% آب (در فرآيند مرطوب ) يا مواد خشک (در فرآيند خشک ) قطر بدنه با جداره کوره : تا 7 متر
طول کوره : براي فرآيند مرطوب و خشک حدود 32 تا 35 مرتبه بزرگتر از قطر قشر کوره شيب کوره : 3 تا 4.5%.
سرعت چرخش کوره : 1.5 تا 2.5 دور در دقيقه
زمان اقامت مواد در کوره : 3 تا 5 ساعت
کوره دوار کوتاه :
خوراک: مواد خاک يا نيمه خشک (در فرآيندهاي مربوطه )
قطر بدنه کوره با جداره : تا 7 متر
طول کوره : 15 تا 17 مرتبه بزرگتر از قطر کوره
سرعت چرخش کوره : تا حدود 2.5 دور در دقيقه
زمان اقامت مواد در کوره : 40 تا 60 دقيقه
1.2.8. خنک کن کلينکر
درجه حرارت کلينکر خروجي از کوره حدود 1100 درجه سانتيگراد است و اين مقدار حرارت در کلينکر به وسيل? جريان هواي سرد بازيابي ميشود و سپس کلينکر خنک شده (تا حدود 100 درجه سانتيگراد) راهي انبار کلينکر و هواي گرم شده راهي کوره جهت تامين اکسيژن مورد نياز سوخت مي – شود. البته بايد توجه داشت که خنک کردن کلينکر روي ساختمان بلوري کانه ها، قابليت خرد شدن و نهايتاًً کيفيت سيمان تأثير دارد و اصولاًً به دلايل زير خنک کردن کلينکر ضرورت دارد.
الف ـ نقل و انتقال و جابجايي کلينکر داغ بسيار مشکل است .
10

ب ـ کلينکر داغ اثرات مخرب روي دستگاه هاي آسياب سيمان دارد.
پ ـ حرارت قابل بازيابي در کلينکر حدود 200Kcal.Kg است که بازيابي آن نقش عمدهاي در پايين آوردن قيمت تمام شده دارد.
ث ـ خنک کردن مناسب و مطلوب کلينکر بدليل تکميل و تشکيل کريستالهاي کلينکر کيفيت سيمان را بالا ميبرد.
انواع خنک کننده هاي مورد استفاده در صنايع سيمان عبارتند از:
1.2.8.1. خنک کن دوار
خنک کن دوار استوان? دواري است که جدا از کوره و در زير کوره قرار دارد. دور اين خنک کن ها بين صفر تا هشت دور در دقيقه است . وجود خلاء در داخل کوره باعث مکش هوا به داخل کولر از انتهاي خروجي کولر ميشود. هواي سرد ورودي در خلاف جهت حرکت کلينکر جريان مييابد و هنگام ورود به کوره درجه حرارت آن بين 400 تا 750 درجه سانتيگراد است و کلينکر خروجي از کولر از دماي
150 تا 300 درجه سانتيگراد برخوردار است .

1.2.8.2. خنک کن گوشواره اي :
عبارتست از تعدادي استوانه سوار شده روي سطح جانبي قسمت خروجي کوره که همراه با کوره مي – چرخد. تعداد اين گوشواره ها 10 تا 11 استوانه فلزي است . حدود 2 متر به انتهاي خروجي کوره به تعداد استوانه ها سوراخهايي در نظر گرفته شده که کلينکر داغ از طريق سوراخها و زانوهاي رابط بين کوره و استوانه ها وارد کولر ميشود. به دليل مکش داخل کوره هوا در خلاف جهت کلينکر وارد کولر و کوره ميشود و تمام هواي ورودي صرف تأمين اکسيژن براي سوخت ميشود. در کولر گوشواره اي چون هواي اضافي وجود ندارد، لذا ضرورت ايجاد سيستم گردگير براي هواي اضافي مطرح نميباشد.
1.2.8.3. خنک کن مشبک
ترکيبي از صفحات مشبک (زره ) که در رديفهاي پشت سر هم و زاويه دار سوار شده اند. اين رديفها به صورت يک در ميان حرکت رفت و برگشتي انجام ميدهند. ممکن است مجموعه اين صفحات به
صورت نوار فلزي نقاله ، داراي حرکت دوراني باشند. اين خنک کن ها در مقايسه با خنک کن هاي دوار، به فضاي کمتري نياز دارند و به دليل نوع طراحي آنها اطراف کولر آلوده نيست و در اين سيستم به دليل ايزوله بودن سيستم و پايين بودن درجه حرارت در کل سيستم اتلاف حرارتي از طريق تشعشع فوق العاده پايين است . با اين سيستم براحتي ميتوان مقدار و درجه حرارت هواي ثانويه (هواي باقيمانده که براي
11

احتراق و سوختن ضروري است معمولاًً توسط خنک کننده هاي کوره مکش ميشود) و درجه حرارت کلينکر خروجي را کنترل کرد. لازم به ذکر است که حرارتهاي ورودي و خروجي کلينکر در خنک کن گوشواره اي1100 تا 1350?C و 120 تا 200?C است . در کولر گوشواره ايعمل خنککردن توسط مقدار هوايي که براي احتراق سوخت لازم است صورت ميگيرد. يک خنک کن مشبک با اين ميزان هوا فقط ميتواند حرارت کلينکر را به 250 تا 300?C کاهش دهد. خنک کن گوشواره اي25 درصد حرارت موجود در کلينکر را از طريق تشعشع در بدنه از دست ميدهد، در حالي که در سيستم کولرهاي مشبک اين فاکتور تقريباًً صفر است .
در اين سيستم جريان هوا برخلاف کولرهاي دوار و گوشواره در جهات مختلف است . چند نوع کولر
مشبک ساخته شدهاند که از جمل? آنها خنک کن فولر، خنک کن پوليزيوس (ريکوپول ) و خنک کن اف ـ ال ـ اسميت (فولاکس ) ميباشند.
1.2.8.4. خنک کن عمودي
عبارت است از يک مخلوطگر عمودي، که در کف آن پنجرة ميلهاي قرار دارد و از زير پنجره هواي لازم براي سرد کردن کلينکر وارد کوره و سپس کولر ميگردد.

1.2.9. آسياب گچ و سيلوي آن

به کلينکر خروجي از کوره تا حدود 4 درصد سنگ گچ افزوده ميشود و سپس همراه با هم در آسياب سيمان پودر ميگردند. قبلاًً سنگ گچ (گچ خام ) در خردکن جداگانه اي به اندازه هاي کمتر از 4 سانتي – متر خرد شده و سپس در سيلوي مربوطه ذخيره گرديده است .
سرعت ترکيب شدن پودر کلينکر با آب بسيار زياد است ، به همين علت از سنگ گچ براي کنترل اين ترکيب و گيرش سيمان استفاده ميشود.
1.2.10. آسياب سيمان
از طريق دو نوار تغذيه مجهز به سيستم توزين ، سنگ گچ خرد شده و کلينکر وارد آسياب سيمان گلولهاي شده و پس از پودر شدن ، پودر حاصل (سيمان ) از طريق بالابر کاسه اي و هوايي (الواتور و ارليفت ) به سيلوهاي ذخيرة سيمان فرستاده ميشوند. آسياب سيمان به وسيل? يک استوان? فلزي افقي با انتهاي بسته که روزنه هايي براي ورود و خروج در آن تعبيه شده صورت ميگيرد. درون آسياب گلوله هاي فلزي
12

بسيار مقاوم وجود دارد، که 1 حجم استوانه را پر کرده است . چرخش آسياب سبب حرکت گلوله ها و
3
کوبيده شدن و مخلوط شدن کلينکر و گچ ميشود. بزرگي گلوله ها به اندازة ذراتي که قرار است آسياب شوند بستگي دارد.
1.2.11. سيلوهاي سيمان و بارگيرخانه

با توجه به ظرفيت توليد کارخانه ، تعدادي سيلوي بتوني جهت ذخيرة سيمان در نظر گرفته ميشود و سپس سيمان به کمک دستگاه هاي بارگيري، به صورت فله يا سيمان کيسه از کارخانه صادر ميگردد وسيل? حمل سيمان از کارخانه ميتواند کاميون ، واگن ، قطار يا کشتي باشد، که چگونگي حمل بستگي به موقعيت کارخانه و محل مصرف دارد.

13

فصل دوّم

فرآيند پخت وسرد کردن

14


پاسخ دهید