بررسي عوامل مؤثر بر راندمان كوره‌هاي دوار سيمان از ديدگاه بهره برداري و آناليز شيميايي خوراك كوره

دانلود پروژه بررسي عوامل مؤثر بر راندمان كوره‌هاي دوار سيمان از ديدگاه بهره برداري و آناليز شيميايي خوراك كوره

فهرست مطالب

عنوان                                                   صفحه

چكيده......................................... 1

مقدمه......................................... 2

فصل1: طرحي از يك كارخانه سيمان با تكنولوژي روز دنيا 4

فصل دوم: اجزاء سيستم پخت..................... 13

1-2- مشخصه‌هايي از كوره دوار سيمان............ 14

1-1-2- غلطك‌ها................................ 15

2-1-2- غلطك بالابر............................ 15

3-1-2- سيستم چرخاننده كوره................... 16

4-1-2- آب‌بندي سر و ته كوره................... 16

2-2- نسوزكاري كوره........................... 17

3-2- مشخصه‌هايي از پيش گرم‌كن.................. 18

4-2- مسير فرعي............................... 20

5-2- سيستم تكليس(Calciner)...................... 21

6-2- مشخصه‌هايي از خنك‌كن...................... 22

7-2- انواع خنك‌كنها........................... 24

1-7-2- خنك‌كن مشبك............................ 27

8-2- اتاق كنترل.............................. 30

9-2- سوخت رساني و مشعل....................... 30

1-9-2- اصول سوختن و كنترل شعله............... 32

2-9-2- شعله.................................. 33

3-9-2- درجه حرارت شعله....................... 34

فصل 3: پروژه................................. 40

فصل 4: شناخت متغيرهاي كنترل سيستم پخت........ 42

1-4- كنترل كوره.............................. 43

2-4- خنك كردن كلينكر......................... 44

3-4- سوخت كوره............................... 45

4-4- تغذيه كوره.............................. 46

5-4- متغيرهاي راهبري كوره.................... 46

6-4- مكانيك كوره............................. 48

7-4- شرايط خاص راهبري كوره................... 51

1-7-4- كليات................................. 51

2-7-4- تجزيه شيميايي گاز خروجي كوره.......... 51

3-7-4- حجم هواي اوليه........................ 52

4-7-4- درجه حرارت گاز خروجي پيش گرم‌كن........ 52

5-7-4- درجه حرارت ياتاقانها.................. 52

6-7-4- الكتروفيلترها......................... 52

7-7-4- گرفتگي سيكلونها....................... 53

8-7-4- گرفتگي در رايزر پايپ و ورودي كوره..... 53

9-7-4- نسوزكاري كوره......................... 53

8-4- چرخاندن كوره با موتور كمكي.............. 54

9-4- تحليل گزارشات ساعتي سيستم پخت........... 54

فصل 5: رعايت اصول كوره باني.................. 59

1-5- مشخصه‌هايي از سيستم پخت.................. 60

1-5-1- جلو شعله.............................. 60

1-5-2- هواي ثانويه........................... 63

2-5- كوره بان وكوتينگ(استر كوره)............. 65

3-5- عقب كوره................................ 68

1-3-5- درجه حرارت عقب كوره................... 69

2-3-5- مكش عقب كوره.......................... 71

3-3-5- اكسيژن عقب كوره....................... 72

4-5- كنترل مقدار سوخت........................ 73

5-5- كنترل مقدار خوراك كوره و دور كوره....... 74

6-5- كنترل متغيرهاي خنك كن گريت.............. 76

1-6-5- كنترل مكش درب كوره.................... 77

2-6-5- فشار زير صفحات خنك كن................. 78

3-6-5- كنترل درجه حرارت هواي ثانويه.......... 78

7-5- بيست و هفت حالت اساسي كوره.............. 79

1-7-5- سه متغير و كنترل كننده اساسي.......... 81

2-7-5- شرح بيست و هفت حالت- راه‌حلها و دلايل... 85

3-7-5- حالات اضطراري.......................... 92

فصل 6: اولين گرم كردن سيستم پخت............. 102

1-6- خشك كردن پيش گرم‌كن..................... 103

2-6- خشك كردن درب كوره و كانال هواي سوم و خنك كن 106

1-2-6- مشعل كمكي براي خشك كردن درب كوره..... 108

2-2-6- مشعل كمكي براي خشك كردن كانال هواي سوم 108

3-2-6- مشعل كمكي براي خشك كردن خنك كن....... 108

3-6- گرم كردن كوره دوار..................... 113

1-3-6- آماده سازي........................... 113

2-3-6- گرم كردن تمام سيستم پخت.............. 113

3-3-6- كنترل درجه حرارت..................... 115

4-3-6- چرخاندن كوره در مرحله گرم كردن....... 116

5-3-6- وقفه در گرم كردن..................... 116

4-6- خواباندن كوره.......................... 117

5-6- نكات مهم............................... 117

فصل 7: اولين راه‌اندازي سيستم پخت............ 119

1-7- اولين باردهي كوره...................... 120

2-7- مقدمات تغذيه كوره...................... 120

3-7- راه‌اندازي موتور كوره................... 120

4-7- فراهم كردن شرايط توليد عادي............ 121

5-7- راه‌اندازي خنك كن....................... 122

6-7- آماده شدن براي راه‌اندازي كلساينر....... 125

7-7- رسيدن به باردهي عادي................... 125

8-7- حالات غيرعادي خنك كن.................... 126

فصل 8: گرفتگي‌هاي سيستم پخت.................. 130

1-8- قليائي‌ها............................... 131

2-8- پاك كردن پيش گرم‌كن..................... 134

3-8- عوامل گرفتگي عقب كوره.................. 134

1-3-8- توازن چسبندگي و فرسايش............... 134

2-3-8- چسبندگي چيست؟........................ 136

3-3-8- چسبندگي جامد به جامد................. 137

4-3-8- جذب سطحي............................. 137

5-3-8- نتيجه‌گيري............................ 138

4-8- ماهيت جرم گرفتگي عقب كوره.............. 138

1-4-8- مشخصات ظاهري گرفتگي.................. 138

2-4-8- تركيب شيميايي........................ 138

3-4-8- تركيب مينرالوژيكي.................... 144

4-4-8- مكانيزم تشكيل........................ 144

5-8- عوارض گرفتگي عقب كوره.................. 145

1-5-8- عقب كوره............................. 145

2-5-8- عوارض گرفتگي......................... 147

فصل 9: نسوزكاري سيستم پخت سيمان............. 149

1-9- مواد نسوز در نقاط مختلف سيستم پخت...... 150

فصل 10: فرسايش مواد نسوز در سيستم پخت....... 160

1-10- مقدمه................................. 161

2-10- عوامل مختلف فرسايش آجر منطقه پخت...... 162

1-2-10- زياد داغ شدن آجر.................... 163

2-2-10- نفوذ املاح قليائي.................... 167

3-2-10- فرسايش ناشي از احياء................ 172

4-2-10- فرسايش مكانيكي...................... 175

3-10- سيكل قليائي در سيستم پخت سيمان........ 180

4-10- شكفتگي قليائي......................... 183

5-10- فرسايش بدنه كوره...................... 185

فصل 11: رعايت نكات ايمني سيستم پخت.......... 186

1-11- كوره.................................. 187

2-11- سيكلونها.............................. 187

3-11- الكتروفيلتر........................... 188

فصل 12: عوامل موثر بر راندمان كوره‌هاي دوار سيمان از ديدگاه آناليز شيميايي خوراك كوره.......................... 191

1-12- مقدمه................................. 192

1-1-12- مسئوليت آزمايشگاه كارخانه سيمان..... 192

2-1-12- سيمان............................... 192

2-12- مشخصات شيميائي و فيزيكي سيمان......... 195

1-2-12- آليت................................ 196

2-2-12- بليت................................ 198

3-2-12- فاز الومينات........................ 198

4-2-12- فاز فريت............................ 198

5-2-12- تركيبات فرعي........................ 198

6-2-12- سنگ گچ.............................. 202

3-12- محاسبه فازهاي سيمان................... 203

4-12- مشخصات از انواع سيمان................. 203

5-12- چگونگي پخت مواد....................... 206

1-5-12- فعل و انفعالات مواد در پيش گرمكن..... 206

2-5-12- فعل و انفعالات مواد در داخل كوره..... 208

6-12- عوامل موثر در پختن مواد............... 211

1-6-12- تركيب شيميايي مواد اوليه............ 211

2-6-12- تركيب مينرالي مواد اوليه و خوراك كوره 217

3-6-12- دانه‌بندي خوراك كوره................. 218

4-6-12- همگن بودن مواد خام.................. 218

5-6-12- شرايط پخت........................... 219

7-12- ميكروسكوپي كلينكر..................... 219

1-7-12- كلينكر نرمال........................ 219

2-7-12- كلينكر آهسته خنك شده................ 219

8-12- مراحل فيزيكي و شيميائي مواد در حين پخت 223

1-8-12- خشك شدن............................. 223

2-8-12- دهيدراته شدن مواد رسي............... 223

3-8-12- تجزيه كربناتها...................... 223

4-8-12- واكنش‌هاي جامد....................... 223

5-8-12- واكنش‌هايي كه در حضور فاز مايع رخ مي‌دهد 224

9-12- تاثير نوسانات كيفيت خوراك كوره بر راندمان كوره 224

10-12- اقدامات موردنياز در جهت كاهش نوسان كيفيت خوراك كوره   226

1-10-12- تدوين استراتژي نمونه‌گيري........... 226

2-10-12- مطالعات تفصيلي معادن............... 227

3-10-12- جلوگيري از عوامل نوسان كاذب در سيستم كنترل كيفي 227

منابع و مراجع............................... 229

چكيده انگليسي .............................. 230

فهرست اشكال

عنوان                                                 صفحه

1-1- فلودياگرام خط توليد سيمان................ 6

2-1- مشخصات پخت سيمان......................... 7

3-1- خط توليد سيمان به روش خشك............... 10

4-1- سيستم پخت سيمان......................... 11

5-1- سيستم پخت سيمان با سيكلون 5 مرحله‌اي..... 12

1-2- كوره دوار سيمان......................... 14

2-2- بدنه كوره............................... 15

3-2- غلطك مستقر روي پايه‌هاي كوره سيمان....... 15

4-2- سيستم حركت كوره......................... 16

5-2- نسوزكاري بخشهايي از سيستم پخت........... 17

7-2- تغييرات حرارت ويژه مصرفي نسبت به ظرفيت كوره 20

8-2- نمونه‌اي از طرح مسير فرعي................ 21

11-2- خنك كن دوار به همراه كوره داراي كلساينر طرح همبولت 26

12-2- خنك كن سياره‌اي......................... 26

13-2- خنك كن مشبك............................ 28

14-2- اتاق كنترل سيمان اكباتان............... 30

15-2- مقطع انتهاي خروجي كوره سيمان........... 34

24-2- يكي از آخرين طرحهاي مشعل و موقعيت آن در سيستم پخت سيمان 39

1-4- محاسبه مقدار هواي نشتي در بخشهاي مختلف سيستم پخت و آسياب مواد............................................. 50

2-4- نقاط سنجش متغيرهاي مختلف سيستم پخت...... 55

3-4- نقاط سنجش متغيرهاي مختلف خنك كن كلينكر.. 56

4-4- گزارش ساعتي كاركرد كوره سيمان هگمتان.... 57

5-4- گزارش ساعتي كاركرد خنك كن كلينكر سيمان هگمتان  58

1-5- موقعيت نقطه تاريك نسبت به شعله.......... 61

2-5- جهت انتقال حرارت از مركز كوره به بدنه... 64

3-5- حالات مختلف منطقه پخت.................... 65

1-6- محل تعبيه حرارت سنج‌ها در نقاط مختلف پيش گرمكن  105

2-6- چگونگي تعبيه سوراخهايي در سقف سيكلونها براي خروج بخار آب 107

3-6- محل تعبيه مشعل براي خشك و گرم كردن كانال هواي سوم   109

4-6- محل تعبيه براي خشك و گرم كردن درب كوره. 110

5-6- مشعل كمكي براي خشك كردن خنك كن......... 111

1-7- موتور كوره............................. 121

3-8- جريان گاز و مواد....................... 136

4-8- جريان گاز و مواد....................... 136

5-8- گرفتگي‌هاي سيستم پخت.................... 146

1-9- تغييرات درجه حرارت در بخشهاي مختلف سيستم پخت   151

2-9- نسوزكاري قسمتهاي مختلف سيستم پخت....... 153

3-9- جنس مواد نسوز مورد استفاده در قسمتهاي مختلف سيستم پخت   154

4-9- سيكلون پايين پيش گرمكن و نسوزكاري سقف.. 156

5-9- انتهاي پيش گرمكن و ورودي............... 156

6-9- مناطق مختلف ابتدا تا انتهاي كوره....... 157

1-10- عوامل فرسايش مختلف شيميايي- مكانيكي و حرارتي موثر روي آجر............................................ 162

2-10- الي 24-10- اشكال مختلف آجرهاي كوره كه دچار فرسايش شده‌اند صفحه 164الي صفحه180

25-10- سيكل كلر در سيستم پخت................ 181

26-10- سيكل قليائي در سيستم پخت............. 182

27-10- سيكل سولفور در سيستم پخت............. 182

28-10- شكفتگي قليائي........................ 184

30-10- فرسايش بدنه كوره..................... 185

1-12- دياگرام سه تائي نشان‌دهنده تركيبات اكسيدي و مينرالي سيمان پرتلند و موقعيت آن در مقايسه با ساير مصالح و مواد معدني  193

2-12- تقسيم‌بندي مناطق مختلف كوره............ 207

3-12- تغييرات شيميائي و حرارتي خوراك كوره از ورود به سيستم پخت تا خروج از آن.................................. 210

4-12- بلورهاي كلينكر عادي................... 221

5-12- بلورهاي كلينكر آهسته خنك شده.......... 221

6-12- توده بلورهاي آهك آزاد كه توسط اليتها احاطه شده‌اند  221

8-12- كلينگر آزمايشگاهي با سولفات زياد...... 222

فهرست جداول

عنوان                                                                                                ........................................... صفحه

1-2- موازنه حرارتي پيش گرمكن اس- اف.......... 22

2-3- موازنه حرارتي خنك كن فولر داراي اندازه‌هاي 1050/825  29

3-2- مشخصات فيزيكي شيميايي انواع سوخت(مأخذ: المان)  31

4-2- مشخصات نفت كوره پالايشگاهي ايران......... 32

1-4- مشخصه‌اي از سوختهاي مصرفي در كوره سيمان.. 46

1-5- شرح بيست و هفت حالت اساسي- راه‌حلها و دلايل 85

1-8- مشخصات ظاهري و شيميايي جرم گرفتگي‌هاي عقب تعدادي از كوره‌هاي متعلق به كمپاني holcim....................... 140

2-8- آناليز شيميايي نمونه‌هايي از سيلكون 4... 142

3-8- آناليز شيميايي نمونه‌هاي از كوتينگ‌هاي مزاحم رايز پايپ ورودي كوره........................................ 143

1-9- چرا سيستم پخت سيمان را نسوزكاري مي‌كنيم؟ 152

29-10- واكنش‌هاي مرتبط با تركيب Na20 و مولايت موجود در آجر آلومينيومي و تركيبات آلومينو سيليكات موجود در آجر شاموتي 184

1-12- تركيب شيميايي مواد اوليه كارخانجات سيمان ايران 194

2-12- علائم اختصاري براي اجزاء تشكيل دهنده سيمان 197

3-12- تركيب شيميائي فازهاي يك نمونه كلينگر سيمان پرتلند(برحسب درصد وزني)....................................... 200

4-12- فازهاي كلينكر و مشخصات آنها(درصدها وزني است)  201

5-12- انواع سيمان پرتلند براساس تقسيم‌بندي انجمن سيمان اروپا  204

6-12- استانداردهاي آمريكا(ASTM-C 150) براي سيمان 205

7-12- خلاصه عمليات شيميائي- حرارتي و نام مناطق كوره  209

8-12- روابط و نسبت مدولهاي مورد استفاده براي تنظيم مواد و پختن كلينكر...................................... 213

9-12- نمونه‌اي از مشخصات سنگ آهك- خاك رس و كلينكر 214

فهرست منحني‌ها و نمودارها

عنوان                                                                                                 صفحه

7-2- منحني تغييرات حرارت ويژه مصرفي نسبت به ظرفيت كوره   20

9-2- منحني قابليت خرد شدن كلينكر و ارتباط آن با نحوه سرد كردن 24

10-2- منحني درصد انبساط كلينكر و ارتباط آن با چگونگي سرد شدن 24

16-2- منحني تغييرات درجه حرارت و طول شعله نسبت به نوع سوخت   35

17-2- منحني اثر نسبت هوا روي درجه حرارت شعله. 35

18-2- منحني طول نسبي شعله به صورت تابعي از نسبت هوا 36

19-2- منحني رابطه بين نسبت هوا و فاصله نقطه حداكثر حرارت شعله تا سرمشعل....................................... 36

20-2- منحني تغييرات درجه حرارت نسبي شعله- نسبت هواي اوليه به ثانويه....................................... 37

21-2- نمودار تغييرات درجه حرارت شعله- درصد هواي اضافي- درجه حرارت هواي ثانويه براي سوخت........................ 37

22-2- اثر سرعت جريان سوخت روي درجه حرارت شعله و فاصله حداكثر درجه حرارت........................................ 38

23-2- اثر سرعت جريان سوخت روي گسترش شعله..... 39

4-5- رابطه بين درصد هواي اضافي و اكسيژن عقب كوره 72

5-5- سه نمونه از افزايش دور كوره نسبت به زمان 75

5-6- نمودار بيست و هفت حالت اساسي كوره....... 84

6-6- منحني ارتباط درجه حرارت بدنه با درجه حرارت سطح داغ آجر و ضخامت آجر................................... 112

7-6- منحني گرم كردن كوره.................... 114

2-7- منحني گرم كردن كوره.................... 124

1-8- Relation between removal ratio of volative component and by pass ratio  132

2-8- منحني‌هاي فشار جزئي تركيبات مختلف موجود در سيكل قليائي   133