دانلود پایان نامه مهندسی شیمی – مهندسی فرایند
ارزیابی علل موثر بر بازدهی کوره های چرخشی و ارائه راهکارهای مناسب
چكیده
سیستم پخت سیمان مهمترین و اساسی‌ترین بخش یك واحد تولیدی سیمان می‌باشد، به طوریكه ظرفیت اسمی كارخانه‌های سیمان براساس میزان تولید روزانه(24 ساعته) كوره بنا نهاده شده و ظرفیت دپارتمانها- تجهیزات و ماشین آلات- سیلوهای ذخیره مواد خام- كلینكر و سیمان نیز بر پایه ظرفیت تولید كوره طراحی و ساخته می‌شود.لذا راندمان كوره یكی از پارامترهای مهم در بخش تولید بوده و تلاش در جهت به ظرفیت رساندن و سپس بالا بردن راندمان تولید كوره از مهمترین اهداف تیم مدیریتی و پرسنل فنی كارخانه‌های سیمان می‌باشد. در این پروژه سعی بر این است كه پس از ارائه شناخت كلی از خط تولید سیمان دو فاكتور بسیار مهم و ارزشمند یعنی عوامل موثر بر راندمان كوره‌های دوار سیمان از دیدگاه بهره‌برداری و آنالیز شیمیائی خوراك كوره ارزیابی شده و مورد تاثیر هر كدام از دو عامل مذكور پس از شناخت موضوعات و مسائل مطروحه به بررسی مشكلات موجود پرداخته و راه‌حلهایی صحیح جهت برخورد با این گونه مسائل ارائه شود تا انشاءالله بدین وسیله هدف اصلی از ارائه این پروژه محقق شود.
کلمات کلیدی:
سیمان
چسبندگی
خوراك كوره
آنالیز شیمیایی
كوره‌های دوار سیمان
سیمان چیست؟
سیمان گردی است نرم جاذب آب و چشبانده خرده سنگ كه اساساً مركب است از تركیبات پخته شده و گداخته شده اكسید كلسیم با اكسید سیلیس اكسید آلومینیوم و اكسید آهن.ملات این گرد قادر است به مرور در مجاورت هوا یا در زیر آب سخت شده و ضمن داشتن ثبات حجم مقاومت خود را حفظ نموده و در فاصله 28 روز در زیر آب ماندن دارای حداقل مقاومت 25 نیوتن بر میلیمتر مربع باشد.2- مقدمه‌ای كوتاه از تاریخچه صنعت سیمان اختراع كوره دوار سیمان در سال 1885 میلادی توسط Fredrik ransom در انگلستان به ثبت رسید. اولین كوره ران سام 1.5 متر قطر و 7.5 متر طول داشت.سوخت كوره دوار در آمریكا مایع(نفت كوره) و در المان پودر ذغال‌سنگ بود و خوراك كوره هم به صورت دوغاب و هم به صورت پودر تهیه می‌گردد.
كلینكر خروجی از كوره وارد استوانه عمودی یا استوانه دواری می‌شد و توسط هوا خنك می‌گردید و هوای خروجی از خنك‌كن جهت سوختن ذغال یا نفت كوره مورد استفاده قرار می‌گرفت.تكنولوژی جدید سیمان برای اولین بار با راه‌اندازی كوره 100 تنی سیمان ری در نزدیكی كوه بی‌بی‌شهربانو و در سال 1312 در ایران متولد شد. راه‌اندازی كارخانه سیمان ری به مفهوم ایجاد شتاب در نوسازی و صنعتی شدن كشور بود و از این رو سهم این كارخانه در پی‌ریزی بسیاری از كارخانه‌ها و تاسیسات صنعتی دانشگاهی بهداشتی كشاورزی و... استثنائی و در خور توجه است.در حال حاضر پروژه‌‌های بسیاری در نقاط مختلف كشور در دست اجرا می‌باشد كه بسیاری از آنها تا سال 1390 به تولید خواهند رسید با راه‌اندازی این پروژه‌ها ظرفیت تولید سیمان ایران به حدود 70 میلیون تن در سال خواهد رسید كه معادل 2.5 درصد تولید سیمان جهان خواهد بود.ضمناً مصرف سرانه سیمان در كشور در حال حاضر حدود 450 كیلوگرم است كه بالاتر از متوسط مصرف جهانی(340 كیلوگرم) می‌باشد.
فهرست مطالب
چكیده 1
مقدمه 2
فصل1: طرحی از یك كارخانه سیمان با تكنولوژی روز دنیا 4
فصل دوم: اجزاء سیستم پخت 13
1-2- مشخصه‌هایی از كوره دوار سیمان 14
1-1-2- غلطك‌ها 15
2-1-2- غلطك بالابر 15
3-1-2- سیستم چرخاننده كوره 16
4-1-2- آب‌بندی سر و ته كوره 16
2-2- نسوزكاری كوره 17
3-2- مشخصه‌هایی از پیش گرمكن 18
4-2- مسیر فرعی 20
5-2- سیستم تكلیس(Calciner) 21
6-2- مشخصه‌هایی از خنك‌كن 22
7-2- انواع خنك‌كنها 24
1-7-2- خنك‌كن مشبك 27
8-2- اتاق كنترل 30
9-2- سوخت رسانی 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 متغیرهای كنترل سیستم پخت 42
1-4- كنترل كوره 43
2-4- خنك كردن كلینكر 44
3-4- سوخت كوره 45
4-4- تغذیه كوره 46
5-4- متغیرهای راهبری كوره 46
6-4- مكانیك كوره 48
7-4- شرایط خاص راهبری كوره 51
1-7-4- كلیات 51
2-7-4- تجزیه شیمیایی گاز خروجی كوره 51
3-7-4- حجم هوای اولیه 52
4-7-4- درجه حرارت گاز خروجی پیش گرمكن 52
5-7-4- درجه حرارت یاتاقانها 52
6-7-4- الكتروفیلترها 52
7-7-4- گرفتگی سیكلونها 53
8-7-4- گرفتگی در رایزر پایپ و ورودی كوره 53
9-7-4- نسوزكاری كوره 53
8-4- چرخاندن كوره با موتور كمكی 54
9-4- تحلیل گزارشات ساعتی سیستم پخت 54
فصل 5: رعایت اصول كوره بانی 59
1-5- مشخصه‌هایی از سیستم پخت 60
1-5-1- جلو شعله 60
1-5-2- هوای ثانویه 63
2-5- كوره بان وكوتینگ(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- اكسیژن عقب كوره 72
4-5- كنترل مقدار سوخت 73
5-5- كنترل مقدار خوراك كوره و دور كوره 74
6-5- كنترل متغیرهای خنك كن گریت 76
1-6-5- كنترل مكش درب كوره 77
2-6-5- فشار زیر صفحات خنك كن 78
3-6-5- كنترل درجه حرارت هوای ثانویه 78
7-5- بیست و هفت حالت اساسی كوره 79
1-7-5- سه متغیر و كنترل كننده اساسی 81
2-7-5- شرح بیست و هفت حالت- راه‌حلها و دلایل 85
3-7-5- حالات اضطراری 92
فصل 6: اولین گرم كردن سیستم پخت 102
1-6- خشك كردن پیش گرمكن 103
2-6- خشك كردن درب كوره و كانال هوای سوم و خنك كن 106
1-2-6- مشعل كمكی برای خشك كردن درب كوره 108
2-2-6- مشعل كمكی برای خشك كردن كانال هوای سوم 108
3-2-6- مشعل كمكی برای خشك كردن خنك كن 108
3-6- گرم كردن كوره دوار 113
1-3-6- آماده سازی 113
2-3-6- گرم كردن تمام سیستم 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: اولین راه‌اندازی سیستم پخت 119
1-7- اولین باردهی كوره 120
2-7- مقدمات تغذیه كوره 120
3-7- راه‌اندازی موتور كوره 120
4-7- فراهم كردن شرایط تولید عادی 121
5-7- راه‌اندازی خنك كن 122
6-7- آماده شدن برای راه‌اندازی كلساینر 125
7-7- رسیدن به باردهی عادی 125
8-7- حالات غیرعادی خنك كن 126
فصل 8: گرفتگی‌های سیستم پخت 130
1-8- قلیائی‌ها 131
2-8- پاك كردن پیش گرمكن 134
3-8- عوامل گرفتگی عقب كوره 134
1-3-8- توازن چسبندگی و فرسایش 134
2-3-8- چسبندگی چیست؟ 136
3-3-8- چسبندگی جامد به جامد 137
4-3-8- جذب سطحی 137
5-3-8- نتیجه‌گیری 138
4-8- ماهیت جرم گرفتگی عقب كوره 138
1-4-8- مشخصات ظاهری گرفتگی 138
2-4-8- تركیب شیمیایی 138
3-4-8- تركیب مینرالوژیكی 144
4-4-8- مكانیزم تشكیل 144
5-8- عوارض گرفتگی عقب كوره 145
1-5-8- عقب كوره 145
2-5-8- عوارض گرفتگی 147
فصل 9: نسوزكاری سیستم پخت سیمان 149
1-9- مواد نسوز در نقاط مختلف سیستم پخت 150
فصل 10: فرسایش مواد نسوز در سیستم پخت 160
1-10- مقدمه 161
2-10- عوامل مختلف فرسایش آجر منطقه پخت 162
1-2-10- زیاد داغ شدن آجر 163
2-2-10- نفوذ املاح قلیائی 167
3-2-10- فرسایش ناشی از احیاء 172
4-2-10- فرسایش مكانیكی 175
3-10- سیكل قلیائی در سیستم پخت سیمان 180
4-10- شكفتگی قلیائی 183
5-10- فرسایش بدنه كوره 185
فصل 11: رعایت نكات ایمنی سیستم پخت 186
1-11- كوره 187
2-11- سیكلونها 187
3-11- الكتروفیلتر 188
فصل 12: عوامل موثر بر راندمان كوره‌های دوار سیمان از دیدگاه آنالیز شیمیایی خوراك كوره 191
1-12- مقدمه 192
1-1-12- مسئولیت آزمایشگاه كارخانه سیمان 192
2-1-12- سیمان 192
2-12- مشخصات شیمیائی و فیزیكی سیمان 195
1-2-12- آلیت 196
2-2-12- بلیت 198
3-2-12- فاز الومینات 198
4-2-12- فاز فریت 198
5-2-12- تركیبات فرعی 198
6-2-12- سنگ گچ 202
3-12- محاسبه فازهای سیمان 203
4-12- مشخصات از انواع سیمان 203
5-12- چگونگی پخت مواد 206
1-5-12- فعل و انفعالات مواد در پیش گرمكن 206
2-5-12- فعل و انفعالات مواد در داخل كوره 208
6-12- عوامل موثر در پختن مواد 211
1-6-12- تركیب شیمیایی مواد اولیه 211
2-6-12- تركیب مینرالی مواد اولیه و خوراك كوره 217
3-6-12- دانه‌بندی خوراك كوره 218
4-6-12- همگن بودن مواد خام 218
5-6-12- شرایط پخت 219
7-12- میكروسكوپی كلینكر 219
1-7-12- كلینكر نرمال 219
2-7-12- كلینكر آهسته خنك شده 219
8-12- مراحل فیزیكی و شیمیائی مواد در حین پخت 223
1-8-12- خشك شدن 223
2-8-12- دهیدراته شدن مواد رسی 223
3-8-12- تجزیه كربناتها 223
4-8-12- واكنش‌های جامد 223
5-8-12- واكنش‌هایی كه در حضور فاز مایع رخ می‌دهد 224
9-12- تاثیر نوسانات كیفیت خوراك كوره بر راندمان كوره 224
10-12- اقدامات موردنیاز در جهت كاهش نوسان كیفیت خوراك كوره 226
1-10-12- تدوین استراتژی نمونه‌گیری 226
2-10-12- مطالعات تفصیلی معادن 227
3-10-12- جلوگیری از عوامل نوسان كاذب در سیستم كنترل كیفی 227
منابع و مراجع 229
چكیده انگلیسی 230
فهرست اشكال
1-1- فلودیاگرام خط تولید سیمان 6
2-1- مشخصات پخت سیمان 7
3-1- خط تولید سیمان به روش خشك 10
4-1- سیستم پخت سیمان 11
5-1- سیستم پخت سیمان با سیكلون 5 مرحله‌ای 12
1-2- كوره دوار سیمان 14
2-2- بدنه كوره 15
3-2- غلطك مستقر روی پایه‌های كوره سیمان 15
4-2- سیستم حركت كوره 16
5-2- نسوزكاری بخشهایی از سیستم پخت 17
7-2- تغییرات حرارت ویژه مصرفی نسبت به ظرفیت كوره 20
8-2- نمونه‌ای از طرح مسیر فرعی 21
11-2- خنك كن دوار به همراه كوره دارای كلساینر طرح همبولت 26
12-2- خنك كن سیاره‌ای 26
13-2- خنك كن مشبك 28
14-2- اتاق كنترل سیمان اكباتان 30
15-2- مقطع انتهای خروجی كوره سیمان 34
24-2- یكی از آخرین طرحهای مشعل و موقعیت آن در سیستم پخت سیمان 39
1-4- محاسبه مقدار هوای نشتی در بخشهای مختلف سیستم پخت و آسیاب مواد 50
2-4- نقاط سنجش متغیرهای مختلف سیستم پخت 55
3-4- نقاط سنجش متغیرهای مختلف خنك كن كلینكر 56
4-4- گزارش ساعتی كاركرد كوره سیمان هگمتان 57
5-4- گزارش ساعتی كاركرد خنك كن كلینكر سیمان هگمتان 58
1-5- موقعیت نقطه تاریك 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 تعبیه حرارت سنج‌ها در نقاط مختلف پیش گرمكن 105
2-6- چگونگی تعبیه سوراخهایی در سقف سیكلونها برای خروج بخار آب 107
3-6- محل تعبیه مشعل برای خشك و گرم كردن كانال هوای سوم 109
4-6- محل تعبیه برای خشك و گرم كردن درب كوره 110
5-6- مشعل كمكی برای خشك كردن خنك كن 111
1-7- موتور كوره 121
3-8- جریان گاز و مواد 136
4-8- جریان گاز و مواد 136
5-8- گرفتگی‌های سیستم پخت 146
1-9- تغییرات درجه حرارت در بخشهای مختلف سیستم پخت 151
2-9- نسوزكاری قسمتهای مختلف سیستم پخت 153
3-9- جنس مواد نسوز مورد استفاده در قسمتهای مختلف سیستم پخت 154
4-9- سیكلون پایین پیش گرمكن و نسوزكاری سقف 156
5-9- انتهای پیش گرمكن و ورودی 156
6-9- مناطق مختلف ابتدا تا انتهای كوره 157
1-10- عوامل فرسایش مختلف شیمیایی- مكانیكی و حرارتی موثر روی آجر 162
2-10- الی 24-10- اشكال مختلف آجرهای كوره كه دچار فرسایش شده‌اند صفحه 164الی صفحه180
25-10- سیكل كلر در سیستم پخت 181
26-10- سیكل قلیائی در سیستم پخت 182
27-10- سیكل سولفور در سیستم پخت 182
28-10- شكفتگی قلیائی 184
30-10- فرسایش بدنه كوره 185
1-12- دیاگرام سه تائی نشان‌دهنده تركیبات اكسیدی و مینرالی سیمان پرتلند و موقعیت آن در مقایسه با سایر مصالح و مواد معدنی 193
2-12- تقسیم‌بندی مناطق مختلف كوره 207
3-12- تغییرات شیمیائی و حرارتی خوراك كوره از ورود به سیستم پخت تا خروج از آن 210
4-12- بلورهای كلینكر عادی 221
5-12- بلورهای كلینكر آهسته خنك شده 221
6-12- توده بلورهای آهك آزاد كه توسط الیتها احاطه شده‌اند 221
8-12- كلینگر آزمایشگاهی با سولفات زیاد 222
فهرست جداول
1-2- موازنه حرارتی پیش گرمكن اس- اف 22
2-3- موازنه حرارتی خنك كن فولر دارای اندازه‌های 1050/825 29
3-2- مشخصات فیزیكی شیمیایی انواع سوخت(مأخذ: المان) 31
4-2- مشخصات نفت كوره پالایشگاهی ایران 32
1-4- مشخصه‌ای از سوختهای مصرفی در كوره سیمان 46
1-5- شرح بیست و هفت حالت اساسی- راه‌حلها و دلایل 85
1-8- مشخصات ظاهری و شیمیایی جرم گرفتگی‌های عقب تعدادی از كوره‌های متعلق به كمپانی holcim 140
2-8- آنالیز شیمیایی نمونه‌هایی از سیلكون 4 142
3-8- آنالیز شیمیایی نمونه‌های از كوتینگ‌های مزاحم رایز پایپ ورودی كوره 143
1-9- چرا سیستم پخت سیمان را نسوزكاری می‌كنیم؟ 152
29-10- واكنش‌های مرتبط با تركیب Na20 و مولایت موجود در آجر آلومینیومی و تركیبات آلومینو سیلیكات موجود در آجر شاموتی 184
1-12- تركیب شیمیایی مواد اولیه كارخانجات سیمان ایران 194
2-12- علائم اختصاری برای اجزاء تشكیل دهنده سیمان 197
3-12- تركیب شیمیائی فازهای یك نمونه كلینگر سیمان پرتلند(برحسب درصد وزنی) 200
4-12- فازهای كلینكر و مشخصات آنها(درصدها وزنی است) 201
5-12- انواع سیمان پرتلند براساس تقسیم‌بندی انجمن سیمان اروپا 204
6-12- استانداردهای آمریكا(ASTM-C 150) برای سیمان 205
7-12- خلاصه عملیات شیمیائی- حرارتی و نام مناطق كوره 209
8-12- روابط و نسبت مدولهای مورد استفاده برای تنظیم مواد و پختن كلینكر 213
9-12- نمونه‌ای از مشخصات سنگ آهك- خاك رس و كلینكر 214
فهرست منحنی‌ها و نمودارها
7-2- منحنی تغییرات حرارت ویژه مصرفی نسبت به ظرفیت كوره 20
9-2- منحنی قابلیت خرد شدن كلینكر و ارتباط آن با نحوه سرد كردن 24
10-2- منحنی درصد انبساط كلینكر و ارتباط آن با چگونگی سرد شدن 24
16-2- منحنی تغییرات درجه حرارت و طول شعله نسبت به نوع سوخت 35
17-2- منحنی اثر نسبت هوا روی درجه حرارت شعله 35
18-2- منحنی طول نسبی شعله به صورت تابعی از نسبت هوا 36
19-2- منحنی رابطه بین نسبت هوا و فاصله نقطه حداكثر حرارت شعله تا سرمشعل 36
20-2- منحنی تغییرات درجه حرارت نسبی شعله- نسبت هوای اولیه به ثانویه 37
21-2- نمودار تغییرات درجه حرارت شعله- درصد هوای اضافی- درجه حرارت هوای ثانویه برای سوخت 37
22-2- اثر سرعت جریان سوخت روی درجه حرارت شعله و فاصله حداكثر درجه حرارت 38
23-2- اثر سرعت جریان سوخت روی گسترش شعله 39
4-5- رابطه بین درصد هوای اضافی و اكسیژن عقب كوره 72
5-5- سه نمونه از افزایش دور كوره نسبت به زمان 75
5-6- نمودار بیست و هفت حالت اساسی كوره 84
6-6- منحنی ارتباط درجه حرارت بدنه با درجه حرارت سطح داغ آجر و ضخامت آجر 112
7-6- منحنی گرم كردن كوره 114
2-7- منحنی گرم كردن كوره 124
1-8- Relation between removal ratio of volative component and by pass ratio 132
2-8- منحنی‌های فشار جزئی تركیبات مختلف موجود در سیكل قلیائی 133
قیمت: 145٬000 تومان
قیمت: 43٬500 تومان
قیمت: 32٬000 تومان