صنایع سیمان و خنک کن های گریت کولر کلینکر

بخشی از فهرست مطالب پروژه صنایع سیمان و خنک کن های گریت کولر کلینکر    

    *  مقدمه ای برشناخت سیمان

    * انواع سیمان

    * انواع خنک کن کلینکر

    * خنک کن دوار

    * خنک کن سیاره ای 

    * خنک کن گریت

    * خنک کن گریت طراحی جدید

    * طرح تعویض خنک کن سیاره ای با طرح پاندولی گریت

    * نقشه های مربوط به صفحات

                                               
بسمه تعالی

سیمان مواد چسبنده ای است که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و بوجود اوردن جسم  یک

پارچه از ذرات   متشکله را دارد . سیمانها دارای ریشه اهکی هستند بعبارتی ماده اصلی این

سیمانها سنگ اهک میباشد   که با اکسیدهای دیگر نظیر اکسید الومینیم, اکسید سیلیسیم,

اکسید اهن , اکسید منیزیم و اکسیدهای قلیایی که میل ترکیب با اب داشته و در مجاورت  هوا

و در زیر اب به مرور سخت میگردد و دارای  مقاومت می شود .

اولین بنای ساخته شده با سیمان بنای پارلمان انگلستان است . که در فاصله     سالهای   (

۱۸۵۲-۱۸۴۰)احداث  گردیده  است . پس از ملاحضه خواص  شگفت انگیز این پدیده  جدید

تقاضا برای مصرف سیمان بالا رفت و در نتیجه از جنبه کیفی و کمی به انچنان رشدی رسید

که به عنوان یک صنعت معتبر و گسترده درامد .

ورود سیمان به ایران توسط  بیگانگان در ساخت بناهایی مانند کلیساها , سفارتخانه ها و

تاسیسات   بندری بوده است .

با شروع قرن چهاردهم (ه- ش) سرعت گسترش کارهای زیر بنایی انچنان بود که کمیت  و

کیفیت محصولات سنتی – ساختمانی جوابگوی نیازها نبود خصوصا با فکر احداث راه اهن

دولتی ضرورت  کاربرد سیمان   جهت ساختمان پلها و تونلها و ایستگاهها   محسوس تر

گردید .

سیمان کالایی ارزان و سنگین  می باشد و مصرف ان وقتی  به صرفه است که محل  تولید  و

مصرف تا حد امکان به هم نزدیک باشد  در ابتدای ساخت تاسیسات راه اهن مقدار قابل

توجهی سیمان از خارج واردگردید ولی بعد از مدتی تصمیم گرفته شد  یک   کارخانه سیمان

با توجه به تحقیقات و مطالعات اولیه زمین شناسی در هفت  کیلومتری جنوب  تهران در

نزدیکی  کوه بی بی شهر بانو احداث گردد و در سالهای بعد با توجه به اینکه مردم از این

محصو ل استقبال  می کردند کارخانه های با  ظرفیت چند برابر کارخانه اول که معادل  صد

تن در  روز بود احداث گردید و هم اکنون  نیز در سال چندین کارخانه با ظرفیت های حدود

چهار هزار تن در روز راه اندازی می شود .

ساخت سیمان به چهار روش صورت می گیرد . که این روشها عبارتند از :

۱-    روش تر

      2 – روش نیمه تر

۳- روش نیمه خشک

۴-    روش خشک

سه روش اول بدلیل مصرف اب فراوان و مصرف انرژی و سوخت  زیاد و همچنین تولید

گازهای گلخانه ای در کشورهای صنعتی کاملا منسوخ شده و در کشور ما به تدریج بر چیده

می شود . در این روشها مواد خرد شده به همراه اب در اسیابها ساییده شده و مواد حاصل

به صورت دوغاب یا خمیری شکل در روشهای نیمه خشک وارد کوره های دوار جهت پخت

می شوند. به واسطه پخت مواد همراه اب نیاز میباشد که طول کوره ها بسیار بلند وسوخت

 
مورد نیاز زیاد و حجم مواد ورودی کم باشد.

این کوره ها با ظرفیت های از  100 تا ۶۰۰  تن می باشند که به عنوان مثال یک واحد 

۶۰۰تنی کوره ای به طول ۱۶۰  نیاز دارد در حالی که در سیستمهای نوین خشک جهت

تولید  4000  تن به کوره هایی کمتر از  60  متر نیاز است .

استخراج مواد اولیه

معادن  مواد اولیه سیمان  خصوصا  سنگ اهک  – خاک رس – مارل –  سنگ گچ و امثا ل ان

بصورت معادن رو باز می باشد . در استخراج موادی نظیر سنگ اهک , سنگ اهن و سنگ

گچ  نیاز به چال زنی و انجام انفجار به وسیله دینامیت می باشد برای این منظور پس از خاک

برداری و رو برداری و جداکردن باطله ها اقدام به چا ل زدن با دستگاههای پنوماتیک نظیر

دریل واگن یا چکش  بادی می شود . چالهای  چکش دستی به عمق ۱تا ۳ متر و چالهای 

دریل واگن به عمق ۳ تا۱۵ متر میباشد . قطر چالها بستگی  به قطر مته مورد استفاده داردو

معمولا از ۳ تا ۱۲سانتی متر می باشد پس از اماده شدن چالها انها را توسط مواد ناریه

 نظیر نیترات امونیم ودینامیت پر نموده و با چاشنی گذاری و سری کردن چاشنی ها اقدام به

و اتشباری و انفجار می شود .

پس از اتشباری با استفاده از وسایلی  نظیر بولد وزر اقدام به جا بجایی وذخیره سازی مواد

استخراج شده و پاک کردن سکوی کار برای چال زدن بعدی می شود .

مواد اولیه نظیر خاک رس و مارل نیاز به چال زنی و انفجار ندارد و صرفا از بولد وزر یا

دستگاههای مشابه جهت دپو کردن مواد استفاده می شود .

بارگیری مواد اولیه سیمان به وسیله لودر یا  بیل مکانیکی صورت می گیرد و حمل ان به

وسیله کامیون های مخصوص صورت می گیرد این کامیونها در حدود ۱۰۰تن سنگ را حمل

میکنند .
 

سنگ حمل شده توسط  کامیونها در داخل قیف های اسیاب سنگ ریخته می شود. این سنگ

 شکنها معمولا از نوع چکشی می باشند  که حدود ۱۰۰عدد چکش ۱۰۰ کیلو گرمی حول یک 

 روتور بزرگ با سرعت در حال گردش میباشند و ظرفیت این سنگ شکن ها طوری طراحی 

می شود  که با کارکرد ۸ ساعت در روز نیاز یک روز کوره را تامین نما ید.

قبل از اینکه  مواد خرد شده  در سنگ شکن راهی اسیاب مواد  جهت پودر شدن شوند  به

داخل سالنی ریخته می شوند تا بد ینوسیله هم مقدمتا با یکدیگر  مخلوط شوند و هم اینکه این

سالن نقش انبار و ذخیره سازی را داراست .

سالن مواد از جمله مهمترین قسمتهای خط تولید است که دارای نقشهای زیر است

۱-    چون معدن و سنگ شکن فقط روزها کار میکند و معمولا در یک هفته یک روز تعطیل

می باشد وجود این سالن بعنوان محلی برای ذخیره سازی و مخلوط کردن مقدماتی مواد خام

ضرورت دارد.

۲ – چون کوره شبانه روز کار می کند از این رو لازم است اسیاب مواد که نیاز به گازهای

کوره برای خشک کردن و جابجایی مواد دارد  شبانه روز کار نماید  وجود این سالن کار 

شبانه روزی اسیاب مواد را تضمین می نماید .

در برخی کارخانجات انواع مواد  خام به صورت جدا گانه ذخیره می گردند و در برخی دیگر
 

تعدادی از مواد اولیه نظیر سنگ اهک و خاک ضمن ذخیره شدن در سالن با یکدیگر نیز

مخلوط می گردند . و در برخی موارد این مخلوط  کردن  اولیه انچنان کامل است که عملا در

تنظیم مواد تا حد صد در صد است در مواردی دیگر در صدی از تنظیم در سالن مواد انجام

می شود و سپس تنظیم کاملتر در اسیاب مواد صورت می پذیرد.

در روش خشک تولید سیمان ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره بصورت پودر

در ایند در ضمن برا ی جلوگیری از کلوخه شدن و همچنین  پایین  اوردن  چسبند گی  مواد

می با یستی  تا حد امکان  قبل از فرستادن پودر مواد خام به سیلوها ی ذخیره خشک و

رطوبت گیری کرد .

برای این منظوراز سیستم های مختلف که بطورهمزمان خشک و پودر میکنند استفاده می
 

شود از جمله معروف ترین این سیستم ها که در صنعت سیمان مورد کاربرد عام تری دارند

اسیاب گلوله ای ( بشگه ای) می باشد .این نوع اسیاب متشکل از یک بشگه استوانه ای می

باشد. که سطح داخل ان  توسط زره های شکل دار پوشیده شده است استوانه دارای حرکت

دورانی معینی است وزره ها نقش حفاظت از بدنه و جهت دادن به حرکت موا د و گلوله های

فولادی در داخل اسیاب را دارند.

داخل اسیاب به چند قسمت تقسیم شده که هر قسمت توسط صفحات مشبک به نام دیافراگم از

یکدیگر جدا گشته اند .
 

در داخل هر اتاقچه گلو له های فو لادی به قطرهای ۲۰ تا ۱۰۰ میلی متر به نسبت معین و

وزن معین ریخته می شوند .

این نوع از اسیابها با طرحهای گوناگون برا ی پودر کردن مواد خام و همچنین کلینگر مورد
 

مورد استفاده است . معمولا حدود۸۰ در صد انرژی الکتریکی مصرفی یک کارخانه صرف

پودر کردن مواد خام و کلینگر می گردد.

پس از پودر شدن مواد خام , پودر حاصله را در سیلوهای مواد خام ذخیره می نماید از پودر

حاصله توسط دستگاه اشعه  ا یکس یا انجام تجزیه انالتیک انالیز به عمل می اید وپس از 

انجام تنظیمات لازمه انچه بدست می اید بنام خورااک کوره موسوم است .

سیلوهای مواد خام

عامل عمده ای که در یکنواخت کارکردن کوره و بالا بردن کیفیت کلینگر و در نتیجه سیمان

موثراست یکنواختی ترکیب خوراک کوره , خوب مخلوط شدن و همگن بودن ان می باشد

به منظور همگن کردن یا هموژنیزه کردن مطلوب مواد خام از سیلوهای ذخیره مجهز به

سیستمهای پنوماتیک استفاده می شود .

این سیلوها عموما از بتن ساخته می شوند و طرح انها طوری است که قادر به بهم زدن مواد

 توسط هوا و همچنین نقل و انتقال مواد بوسیله هوا می باشد.

بدین صورت که کف سیلو مفروش از سرامیک های متخلخل و یا ایراسلا یداست . ایراسلا ید

محفظه دو جدارهای است که جداره روی ان پارچه ایست و در داخل جداره هوا دمیده می

شودهوا با عبور از پارچه وارد مواد می گردد و ضمن بهم زدن مواد از سیلو خارج میشود.

در هر کارخانه چند سیلوی تنظیم و ذخیره مواد خام وجود دارد که ا نواع و طرحهای

متفاوتی دارند . مواد خام از بالا وارد سیلو می شوند و پس از انجام تنظیمات از پایین سیلو

تخلیه وبه کوره تغذیه میشود . ظرفیت سیلوها معمولا معادل ۵ روز مصرف کوره می باشد.

پیش گرمکن

پس از تهیه و تنظیم مواد خام و ا طمینان از مناسب بودن ترکیب ان اماده برای پخت میباشد

سیستم های گوناگونی برای پخت سیمان وجود دارد . وظیفه پیش گرمکن گرفتن رطوبت

سطحی باقیمانده در مواد خام , اب تبلور, تجزیه مقدماتی سیلیکاتها و همچنین کلسینه کردن

بخشی از کربناتهای موجود در مواد خام می باشد .پیش گرمکن های سیکلونی معمولا از

چهار طبقه سیکلون تشکیل شده اند که مواد خام از طبقه سوم وارد ا نها می گردد از پایین

ترین قسمت پیش گرمکن , گازهای گرم خروجی از کوره وارد پایین ترین سیکلون می شوند

طرح سیکلونها و نحوه جریان گاز و پودر موا د طوری است که ایجاد محیط گرد بادی و

 شناورمی گردد.

به دلیل ایجاد این محیط به شدت تبادل حرارت بین گاز و مواد صورت می گیرد و پایین

سیکلونها  قیفی شکل است و باعث جدا شدن ذرات جامد داغ شده از فاز گازی میشود.

 
کوره دوار

قسمت اصلی عمل پختن در کوره صورت می گیرد . کوره سیمان یک استوانه فلزی است که

طول و قطر ان متناسب با ظرفیت کارخانه می باشد.

 

این استوانه با شیب حدود ۳- ۴ در صد روی چند پایه مجهز به غلتک خوابیده است و دارای

حرکت دورانی می با شد خوراک کوره پس از طی مسیر پیش گرمکن از انتهای کوره وارد

کوره می شود . بدلیل وجود شیب و حرکت دورانی مواد به سمت خروجی کوره و منطقه

پخت سرازیرمی گردد.

در انتهای دیگر کوره یک مشعل تعبیه شده که با استفاده از سوختهای مختلف ایجاد محیط

حرارتی با درجه بالای ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد را می نماید . بدلیل وجود فن های مکنده قوی

در انتهای پیش گرمکن جهت شعله و مسیر حرکت گازهای حاصل از سوخت به سمت عقب

کوره و پیش گرمکن می باشد از اینرو جریان گاز و مواد در داخل کوره بصورت خلاف 

یکدیگراست .

انچه که از کوره خارج می شود کلینکر نام دارد که بصورت دانه های خاکستری یا قهوه ای

رنگ می با شد . برای پخت هر کیلو گرم سیمان حدود ۸۰۰ کیلو کالری انرژی حرارتی لازم

می گر دد.

خنک کن یا کولر

کلینکر خروجی از کوره درجه حرارتی حدود ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه می باشد . بازیابی این

مقدار حرارت و همچنین  مشکل بودن جابجا کردن  کلینکر داغ , ضرورت سرد کردن ان را

ایجاب می کند . خاصیت  اساسی دیگر سرد کردن کلینکر تکمیل تشکیل کریستالهای  کلینکرو

بالا رفتن کیفیت ان می باشد . خنک کنها انواع مختلفی جهت خنک کردن کلینکر دارند . کلینکر

در خنک کن به توسط هوا به دمایی بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ درجه میرسد و هوای گرم شده از این

طریق جهت تامین هوای مورد نیاز سوخت کوره استفاده می شود.
 

در کولرها از هر کیلوگرم کلینکر حدود ۲۰۰ تا ۲۵۰  کالری انرژی بازیافت می شود .

سیلو کلینکر

کلینکر خروجی از خنک کن قبل از ورود به اسیاب سیمان در سیلوذخیره می شود . وجود ان

از این بابت ضرورت دراد که اولا توقف اسیاب سیمان ( مرحله بعدی خط تولید )باعث توقف

کوره نشودو با ذخیره کردن کلینکر بار ورودی به اسیاب خنک شده و نیز مستقل از نوسانات

کوره باشد . ظرفیت این سیلوها معادل یکماه ظرفیت اسمی کارخانه است .

اسیاب سیمان

برا ی پودر کردن کلینکر حاصل از پخت مواد از اسیاب سیمان استفاده میشود . این اسیاب ها

معمولا از نوع گلوله ای و در سیستم جدید سه غلتکی هستند . بهمراه کلینکر ورودی به

اسیاب مقداری ( حدود۴ درصد) گچ خام به ان اضافه می شود .

این اسیابها دارای دستگاههایی بنام سپراتور می باشند که ذرات خرد شده توسط اسیاب را

جدا کرده و ذرات درشت را دوباره به داخل اسیاب هدایت می کند .

سیلوی سیمان

سیلوهای سیمان به منظور ذخیره سازی سیمان تولیدی توسط اسیا ب سیمان ساخته می

شود.

معمولا  ظرفیت تولید اسیاب  سیمان انچنان در نظر گرفته  می شود که با  کار شبانه روزی

 جوابگوی تولید کوره باشد . ولی سیستم بارگیری کیسه یا فله انچنان است که معمولا یک یا

دو نوبت در روز بارگیری انجام می شود به دلیل فوق و همچنین توقف های احتمالی اسیاب

سیمان و خنک تر شدن سیمان ضرورت وجود سیلوهای سیمان حتمی است .

سیلوهای  سیمان  بتونی است و همانند سیلوهای  مواد خام  کف انها به وسیله  ا رسلا ید

مفروش است و از طریق این ا رسلاید ها هوای محیط به داخل سیمان دمیده می شود .

هدف از دمیدن هوا خنک تر کردن سیمان و پیش گیری از فشرده و کلوخه شدن سیمان در

 سیلوها می باشد .

انتقال سیمان از اسیاب سیمان به سیلوها بوسیله هوا صورت می گیرد . سیمان از بالا وارد

سیلو میشود و توسط ارسلا ید های طویل تر از کف سیلو به سمت بار گیرخانه هدایت می

گردد.

ظرفیت سیلوهای سیمان مجموعا معادل دو هفته تولید کارخانه می باشد . معمولا در هر

کارخانه چهار سیلوی سیمان به قطر ۱۶-۱۴ متر و ارتفاع ۴۵-۳۵ متر وجود دارد .

بار گیرخانه

بارگیری سیمان به دو صورت انجام می گیرد یکی بصورت پاکت و دیگری بصورت فله .

بارگیرخانه در انتهای خط تولید قرار دارد . بارگیری به صورت فله بسیار ساده و ارزان است

برا ی این منظور سیمان به کمک هوا جابجا می شود و وارد وسیله حمل می شود .

برای بار گیری کیسه در ابتدا سیمان وارد مخزن دستگاه بندی شده که این دستگاه قادر است

به طور اتو ماتیک کیسه های خالی را به مقدار معین (۵۰ کیلوگرم )از سیمان پر کند .
 

انواع سیمان

۱-    سیمان پرتلند نوع ۱ که در کارهای ساختمانی معمولی مصرف می شود .

۲-    سیمان با مقاومت بالا که در ساخت سیلوها مصرف می شود .

۳-    سیمان با گرمای هیدراته شدن پایین که برا ی ساخت سدها مصرف می شود .

۴-    سیمان ضد سولفات که در ساخت پل ها و اسکله ها مصرف می شود .

۵-    سیمان پرتلند هوازا که در ساخت بزرگراهها در مناطق سرد سیر مصرف می شود .

۶-    سیمان پرتلند سفید هم بیشتر جنبه مصرف تزیینی و روکاری دارد .

۷-    سیمان چاه نفت که قادر است فشار و درجه حرارت بالای اعماق زمین را تحمل کند .

      این سیمان کلاسهای مختلف جهت عمق های مختلف دارد .

نمایی از کوره‌های دوار سیمان

خنک‌کنهای کلینکر سیمان

مقدمه

قسمتی از فرایند تهیه کلینکر مربوط به خنک کردن آن می‌باشد،در صورتی که خنک کردن

کلینکر کند صورت گیرد فاز آلیت به فاز بلیت و آهک آزاد تبدیل می‌شود.

 C2S    + C3S                CaO                   

     
وجود CaO در کلینکر باعث ایجاد انبساط حجمی شده و کیفیت کلینکر را کاهش می‌دهد.

سریع سرد کردن کلینکر اثرات مطلوبی روی ساختمان کریستالی آن می‌گذارد.در اینحالت

کلینکر و فازهای آن بصورت شیشه‌ای در می‌آید.اندازه کریستالهای MgO ( پریکلاژ) نیز

بستگی به سرعت سرد کردن دارد.با سریع سرد کردن کلینکر اندازه کریستالهای MgO

کوچکتر و در نتیجه مشکل انبساط حجمی ناشی از هیدرولیز MgO کاهش می‌یابد.اندازه فاز

C3Sبا سریع سرد کردن کلینکر کوچکتر شده و در آسیای سیمان انرژی کمتری صرف پودر

کردن کلینکر می‌گردد، در این شرایط مقاومت فشاری سیمان حاصله افزایش خواهد

داشت.همچنین اندازه کوچک و بی‌شکل فاز C3Aنیز باعث می‌شود که مقاومت سیمان در

مقابل سولفات افزایش یابد.

در صنعت سیمان سه روش برای خنک کردن کلینکر وجود دارد:

۱-    خنک‌کن سیاره‌ای ۲-خنک‌کن دوار ۳- خنک‌کن گریت

خنک‌کردن کلینکر علاوه بر تأثیر روی کیفیت کلینکر ،مقداری از حرارت کلینکر را نیز بازیابی

می‌کندوسبب کاهش حرارت ویژه تولید کلینکر می‌گردد .

خنک‌کن دوار

خنک‌کن دوار شامل استوانه‌ای است که در ادامه کوره یا در زیر آن باشیب حدود ۴ تا ۷

درصد نسبت به افق نصب می‌گردد و مانند کوره گردان است. این خنک‌کنها روی دو رینگ

پایه سوار هستند و دنده اصلی آنها مستقل از کوره می‌باشد.سرعت گردش آنها بین صفر تا

هشت دور در دقیقه است. حدود هفتاد درصد طول  خنک‌کن آجرچینی شده و لیفترهایی جهت

بهم زدن و حالت آبشاری دادن به کلینکر داخل آن نصب شده است.هدف از اینکار بالا بردن

میزان انتقال حرارت و افزایش بازده خنک‌کن می‌باشد. از طریق مکش کوره و هود هوا بداخل

خنک‌کن نفوذ کرده و بصورت جریان مخالف با عبور کلینکر آنرا خنک کرده و با  حرارت ۴۰۰

 تا ۷۵۰ درجه سانتیگراد بعنوان هوای ثانویه جهت احتراق سوخت، به داخل کوره هدایت

می‌شود.دمای کلینکر خروجی بین ۱۵۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد است.

بدلیل بالا بودن حرارت ویژه پخت کلینکر در کوره‌های تر، بازده این خنک‌کنها در کوره‌های

فوق در حدود ۷۸ درصد و در کوره‌های خشک بین ۵۰ تا ۷۵ درصد می‌باشد.حرارت ویژه

پخت کلینکر در کوره‌های تر حدود Kcal/Kg Clinker1600است ضمنا” نسبت هوای

اضافی در حدود ۳/۱ تا ۴/۱ می‌باشد و برای هر کیلوگرم کلینکر جهت احتراق نیاز به ۵/۲

متر مکعب هوا می‌باشد.

ظرفیت خنک‌کنهای دوار:

جهت طراحی یک خنک‌کن لازم است حجم آنرا از طریق فرمول زیر محاسبه نماییم:

۲.۵-۳.۵ t/m3.24h

بعبارت دیگر حجم ویژه یک خنک‌کن برای تولید یک تن کلینکر در ۲۴ ساعت برابر با ۲۵/۰ تا

۴/۰ متر مکعب است. نسبت طول به قطر آن برابر با ۱۰به یک تا ۱۲ به یک است. برای

تحصیل ماکزیمم انتقال حرارت در خنک کن دوار، سرعت هوا در محل ورودی کلینکر به

خنک‌کن باید بین۸/۳ تا۳/۴ متر بر ثانیه باشد.این سرعت برای ده درصد هوای اضافی و با

حجم هوای ثانویه‌ای است که ۸۵ درصد هوای مورد نیاز احتراق را تأمین می‌نماید.۱۵

درصد باقیمانده هوا از طریق فن هوای اولیه تأمین می‌گردد.

خنک‌کن سیاره‌ای

این کولرها شامل ۱۰ یا ۱۱ استوانه فلزی هستند که در قسمت خروجی کوره روی ادامه

بدنه کوره بموازات یکدیگر سوار شده‌اند و تمام سطح جانبی قسمت خروجی کوره را

پوشانیده‌اند.این استوانه‌ها همراه با کوره می‌چرخند.حدود ۵۰% طول آنها آجرچینی شده و

در مابقی طول آنها لیفتر قرار دارد. حدود دو متر به انتهای کوره سوراخهایی تعبیه شده

است که کلینکر از طریق آنها به خنک‌کنها وارد می‌شود.در طراحی‌های مختلف در این

سوراخها صندوقی همراه با کلوخ شکن ،صندوقی همراه با زیگمنت جهت هدایت یکنواخت

کلینکر به خنک‌کنها و یا بطور ساده بتن‌ریزی می‌شوند.بین هر سوراخ  و هر خنک‌کن یک

زانویی وجود دارد.بدلیل مکش داخل کوره که از طریق فنهای پیشگرمکن تأمین می‌گردد، هوا

 بصورت مخالف جهت حرکت کلینکر در خنک‌کن ضمن سرد کردن کلینکر ، هوای مورد نیاز

مشعل را گرم می‌نماید.

مجموعه خنک‌کنها توسط زانویی‌ها و کمربندیهای مخصوص به بدنه کوره محکم می‌شوند.

بدنه کوره در ادامه خنک‌کنها روی دو پایه می‌چرخد.آببندی درب کوره در این نوع کوره‌ها از

اهمیت خاصی برخوردار است. در حال حاضر کوره‌های با ظرفیت تولید ۴۵۰۰تن کلینکر با

خنک‌کنهای گوشواره‌ای به ابعاد ۶/۲ متر قطر و ۲۹ متر طول در حال بهره‌برداری

می‌باشند.زمان اقامت کلینکر در خنک‌کن حدود ۴۵دقیقه است.دمای کلینکر هنگام ترک خنک‌کن

بین ۱۲۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد است.مقدار حرارت تلف شده از طریق تشعشع از بدنه

خنک‌کن حدود ۲۵% است.دمای هوای ثانویه در روش تر در این خنک‌کنها بین ۶۰۰تا ۶۵۰

درجه سانتیگراد است و در روش خشک بین ۸۴۰ تا ۸۵۰ می‌باشد.

مشکلات خنک‌کن سیاره‌ای:

@فشارهای استاتیکی و مکانیکی اضافه، روی بدنه کوره که باعث ترک‌خوردگی در دهانه‌های

خروجی  کلینکر می‌شود.

@شکل ناکامل دهانه زانویی‌ها که باعث ریزش کلینکر به داخل کوره، روی لوله مشعل

می‌گردد.

@پایین بودن عمر نسوزکاری اطراف دهانه ورودی زانویی‌ها

@فرسایش زانویی‌ها در اثر فشارهای حرارتی اضافی و فرسایش زره‌های لبه ورودی

زانویی‌ها و لیفترهای داخل خنک‌کن.

@مسئله اتصال استوانه‌های کولر به بدنه کوره با توجه به وجود انبساط حرارتی در این

استوانه‌ها و ضرورت طرحی خاص برای این منظور.

@سر و صدای اضافه بر حد مجاز و ضرورت کار گذاشتن صداگیرهایی در اطراف

استوانه‌ها.

خنک‌کن های گریت:

هدف اولیه از طراحی این نوع خنک‌کنها بالا بردن کیفیت کلینکر از طریق سریع سرد کردن آن

و پائین آوردن انبساط حجمی سیمان بود.بالا رفتن بازده حرارتی، یکی دیگر از مزایای این

سیستم است. کنترل درجه حرارت هوای ثانویه و درجه حرارت کلینکر خروجی در این سیستم

راحت‌تر است.درجه حرارت کلینکر تا ۶۵ درجه می‌تواند خنک شود و اتلاف حرارتی از طریق

 تشعشع در این سیستم بسیار پائین است.

در مقایسه با خنک‌کنهای دیگر که جریان هوا و کلینکر بصورت متقابل است، جریان هوا و

 کلینکر در گریت کولر بصورت ترکیبی از جریان متقابل و متقاطع می‌باشد.

خنک‌کنهای فولر:

این نوع خنک‌کنها متشکل از ردیف هایی از صفحات مشبک هستند که یک در میان بصورت

حرکت رفت و برگشتی ،ثابت و متحرک می‌باشند.آخرین طرح فولر بصورت زیر می‌باشد:

& قسمت اول متشکل از مجموعه‌ای از صفحات مشبک است که با شیب ۵ درصد بدنبال

یکدیگر قرار دارند.

&قسمت دوم شامل مجموعه‌ای از صفحات مشبک است که بطور افقی بدنبال هم قرار دارند.

& کراشر کلینکر که معمولا” آسیای چکشی است.

& قسمت چهارم همانند قسمت دوم است با طول بیشتر .علت و ضرورت وجود این قسمت آن

است که کلینکرهای خرد شده دارای مغز سرخ هستند و نیاز به خنک‌شدن دارند.

زیر صفحات خنک‌کن به ۷ قسمت تقسیم شده است و در هر قسمت یک یا دو فن برای دمیدن

هوا به زیر صفحات و عبور از داخل کلینکر قرار داده شده است.بدین ترتیب هوا بصورت

عمودی، جریان می‌یابد و بدلیل متفاوت بودن درجه حرارتها در هر قسمت ،قدرت هوادهی

فنها متفاوت است.

خنک‌کن ریکوپل:

کلینکر خروجی از کوره روی شوتی که دوجداره است و با آب خنک می‌شود، ریزش کرده و

سپس بر روی سیستم نقاله‌ای که متشکل از صفحات مشبک است قرار می‌گیرد.نقاله کلینکر

ضمن حمل و خنک کردن کلینکر و ریختن کلینکر به قسمت خردکن و قیف خروجی از مجاور

هوای سرد عبور کرده و خنک می‌شود.سرعت نقاله فلزی متغیر و بستگی به تناژ کلینکر

دارد.در این سیستم کلینکر در دو بخش خنک می‌شود ، در بخش اول هوا از طریق افشانکهایی

دمیده می‌شود که بدین طریق علاوه بر سرد کردن سریع کلینکر، دانه‌های کلینکر را از یکدیگر

جدا نموده و بصورت شناور و غلطان بر روی نقاله فلزی هدایت می‌کند،در ضمن کلینکرهای

درشت در زیر و دانه‌های ریز در لایه رویی قرار می‌گیرند.بوجود آمدن این شکل ،عمل سرد

کردن را در منطقه دوم تسهیل می‌نماید.در بخش دوم مشابه خنک‌کن فولر فنهای مختلفی برای

خنک کردن در نظر گرفته شده‌اند.

خنک‌کن فولاکس

این سیستم مشابه سیستم فولر است . بخش اول آن صفحه‌های مشبک دارای شیب ۳ درصد و

 بخش دوم آن افقی است که با یکدیگر اختلاف ارتفاعی معادل ۶۰ سانتیمتر دارند.در انتهای

بخش دوم یک کراشر کلینکر تعبیه شده است .هوای ثانویه خروجی از این خنک‌کن بدو بخش

 تقسیم می‌شود، یکی جهت مصرف در کوره و دیگری به سیستم تکلیس هدایت می‌شود.

هوای اضافی قسمت خنک‌تر کولر را قبل از هدایت به الکتروفیلتر مرطوب می کنند.سطح

مقطع ورودی کلینکر به خنک کن طوری طراحی می‌شود که سرعت هوای ثانویه ۴متر بر

ثانیه باشد.دیاگرام نشان داده شده در شکل۱   بیان‌کننده دمای کلینکر و فشار زیر گریت برای

یک خنک‌کن گریت است، که مقدار t/day1700 کلینکر را از دمای ۱۳۶۰ درجه به ۶۵ در

جه سانتیگراد می‌رساند.

نحوه بهره‌برداری از گریت کولر:

نشان‌دهنده‌هایی که اپراتور را یاری می‌دهندعبارتند از: ۱-فشار هوای زیر سیستم مشبک ۲-

درجه حرارت هوای ثانویه  3-سرعت صفحه مشبک( علاوه بر دورسنج باید به آمپر موتور

مربوطه نیز توجه نمود) ۴- درجه حرارت کلینکر خروجی  5-درجه حرارت سیستم مشبک ۶-

درجه حرارت هوای خروجی از خنک‌کن یا هوای در گردش ۷- دبی هوایی که بداخل خنک‌کن

فرستاده می‌شود ۸-درجه حرارت هوای خنک‌کننده در نقطه‌ای مانند بالای بستر کلینکر ۹-

عمق بستر کلینکر ۱۰- دوربین

جهت سرد کردن کلینکر ضروری است که کلینکر در تمام سطح و عرض گریت پخش

گردد،بدین خاطر بستر کلینکر باید دارای مقاومت یکنواختی در برابر عبور هوا در سرتاسر

عرض کولر باشد.عبور کم هوا در جایی که احتیاج به هوای زیاد داردو عبور زیاد هوا در

جایی که لایه کلینکر کم است،باعث ایجاد چیزهایی شبیه استالاگمیت در قسمت ورودی کولر

می‌شود، در بعضی از خنک‌کنها سیستمهای مشبک بهمراه دمیدن هوا به کلینکر باعث پخش

سریع آن در سطح کولر می‌شود.

برای اینکه هوا بخوبی در کولر توزیع شود بهتر است هیچ هوایی از درزها و یا سوراخهای

آن به قسمت دیگر وارد نشود.اگر نشت هوا وجود داشته باشد،در هنگامیکه بستر کلینکر در

 محل ورود به کولر خیلی ضخیمتر است،هوا از قسمت اول به قسمت دوم راه می‌یابد.بهترین

و مناسبترین سرد کردن کلینکر آن است که و در ناحیه فوقانی و در اولین قسمت کولر عمل

سرد کردن انجام شود.بنابراین اولین قسمت دستگاه دستگاه زیر سیستم مشبک باید بزرگتزین

قسمت عملیاتی سرد کن باشد.و یا بعبارتی بزرگترین ظرفیت فن یا کوچکترین مساحت سیستم

مشبک در مقایسه با بقیه  قسمتها باشد. فشار زیر سیستم مشبک باید  تنظیم شود  بطوریکه

بیشترین فشار از آن اولین قسمت و پائینترین فشار از آن اخرین قسمت باشد.درجه حرارت

کلینکر متأثر از فشار زیر گریت است ،پایین آوردن مرحله به مرحله فشارهای زیر گریت از

یک قسمت به قسمت دیگر نتیجه طبیعی پیشرفت درجه حرارت بسمت حرارت کمتر است.

کنترل درجه حرارت ثانویه:

درجه حرارت ثانویه اثر مستقیمی بر وضعیت شعله و نقطه اشتعال سوخت دارد.بدین لحاظ

 در صورتیکه در این درجه حرارت بی‌نظمی رخ دهد،این عمل باعث نابسامانی در خصو

صیات شعله گشته و نهایتا” باعث تغییر محل منطقه پخت می‌گردد.ایجاد یک کوره با‌ثبات

و یکنواخت نیز تا وقتیکه درجه حرارت هوای ثانویه ثابت نباشد غیر ممکن است(البته در

محدوده ۴۰+ـ).توصیه می‌شود درجه حرارت هوای ثانویه در حالت نرمال کمی پائین‌تر از

حد مجاز باشد تا باعث جلوگیری از خرابی سیستم مشبک و مواد نسوز سیستم خنک‌کن شود.

دو عامل تأثیر کننده روی درجه حرارت هوای ثانویه عبارتند از: ۱-سرعت سیستم مشبک در

رابطه با حجم و درجه حرارت هوای ورودی ۲-درجه حرارت و اندازه ذرات کلینکری که از

کوره به سیستم خنک‌کن وارد می‌شود

کاهش درجه حرارت هوای ثانویه در موارد زیر عملی می‌باشد:

۱-افزایش سرعت سیستم مشبک کولر ۲-کاهش ضخامت بستر کلینکر در کولر ۳- کاهش

اندازه ذرات کلینکر  4-کاهش مقدار کلینکر ورودی به خنک‌کن ۵-نزدیک کردن منطقه پخت به

ته کوره

خنک کنFuller) Cross-bar   Smidth – SF (  نتیجه پیشرفت ناشی از

تلاشهای مستمر می باشد . واضح است که عملکرد خنک کن متداول ، به شرایط مکانیکی

صفحات گریت بستگی دارد . هدف کلی این بود که خنک کنی ساخته شود که برای تمام حالات

عملیات سیستم پخت ،دارای سیستم توزیع هوا و سیستم انتقال کلینکر مجزا داشته باشد .

 سیستم آببندی حذف شده  و توزیع هوا بهینه شود . ضمنا” نصب خنک کن باید سریع و ساده

باشد و به حداکثر قابلیت دسترسی رسیده و زمان  نگهداری و تعمیرات به حداقل کاهش
 

یابد.خنک کن Cross-bar SF بواسطه طرحهای ابداعی زیر به همه این اهداف رسیده

است :

تیرچه های متقاطع(  (Cross-bars  به عنوان وسیله انتقال کلینکر ، یک سیستم ثابت

توزیع هوا با تنظیم کننده مکانیکی جریان هوا ( MFR) برای هر صفحه مشبک و یک طراحی

چند قسمتی .

تیرچه های متقاطع(  (Cross-bars وسیله ای جداگانه برای انتقال کلینکر

درخنک کن Cross-bar SF هیچ صفحه مشبک متحرکی وجود ندارد . کلینکر ریزش  ندارد

و لذا نیازی به وجود سیستم انتقال کلینکر در زیر صفحات مشبک نیست . بستر ثابتی از

کلینکر صفحات توزیع هوا را در مقابل سایش و حرارت محافظت می کند ، بنابراین صفحات

برای مدت زیادی کار می کنند. تیرچه های متقاطع(  (Cross-bars  مستقر در بالای

سیستم ثابت توزیع هوا که دارای حرکت رفت و برگشتی هستند ، بطور مؤثری کلینکر را

مخلوط نموده و به طرف جلو منتقل می کنند ، در حالی که در همان زمان کلینکر را آماده می

کند تا بطور مؤثری در معرض هوای خنک کننده قرار گیرد . تیرچه های متقاطع   مطابق

همان اصل حرکت رفت و برگشتی صفحات گریت کار می کند ، اما بدلیل اینکه سیستمهای

توزیع هوا و انتقال کلینکر جداگانه عمل می کنند ، سایش تدریجی تیرچه های متقاطع در

کارکرد و راندمان حرارتی خنک کن تاثیر ندارد . تیرچه های متقاطع توسط سگ دستهای

نگهدارنده ( retainer brackets   ) در جای خود نگه داشته می شوند . تمام

قطعات فرسوده بسهولت تعویض و نصب می شوند .

 
 تنظیم کننده مکانیکی جریان هوا

در خنک کن Cross-bar SF هر صفحه توزیع هوا مجهز به تنظیم کننده مکانیکی جریان

 هوا  می‌باشد که جریان هوا را برای هر صفحه از طریق یک « مجرای خود تنظیم شونده »

  ( self –adjusting orifice ) تنظیم می کند .(شکل۳)

 تنظیم کننده مکانیکی جریان هوا ، صرفنظر از ارتفاع بستر کلینکر ، توزیع اندازه ذرات

کلینکر ، درجه حرارت و غیره ، جریان هوا را از طریق صفحات توزیع هوا و بستر کلینکر

  ثابت نگه می دارد .

اگر بدلایلی در بعضی نقاط مقاومت ناشی از بستر کلینکر در برابر جریان هوا تغییر کند MFR

( تنظیم کننده مکانیکی جریان هوا ) به صورت اتوماتیک در این نقاط کمبود هوا را جبران

کرده و جریان هوا را در حد مطلوب نگه می دارد .(شکل۴و۵)

کارکرد MFR  مطابق اصلی است که کاملا بر اساس قوانین ساده فیزیکی بوده و بدون هیچ

 کنترل الکتریکی می باشد . MFR  از جریان هوا در مسیری که کمترین مقاومت را دارد

جلوگیری می کند . این به بهینه سازی بازیابی حرارتی و توزیع هوا در سرتاسر شبکه داخلی

که منجر به صرفه جوئی در سوخت و یا افزایش تولید می شود ، کمک می کند.

صفحه توزیع هوا

مشخصه صفحات توزیع هوای خنک کن Cross-bar SF  افت فشار پائین می باشد .

سیستم MFR  بواسطه مقطع  بزرگ مجرای هوا ( the large orifice area )

 افت فشار را طی عملیات عادی فقط کمی اضافه می‌کند . بنابراین در این خنک کن فشار زیر

صفحه مشبک بطور قابل توجهی کمتر از خنک کن های متعارف است که بنوبه خود باعث

صرفه جوئی در انرژی الکتریکی می شود .(شکل۶و۷)

هر یک از محفظه های زیر گریت، قسمتهائی از خنک کن که بطور جداگانه کنار هم نصب می

گردند ، توسط یک فن هوادهی می شوند .

در خنک کن Cross-bar SF هیچ کانال داخلی درون محفظه های زیر صفحه مشبک وجود

ندارد . بستر کلینکر ثابتی که در بین تیرچه های متقاطع و صفحات توزیع هوا قرار می گیرد

، به عنوان محافظت کننده ،  از سایش صفحات توزیع هوا عمل می کند .(شکل-۸)

 

بخشی از منابع و مراجع پروژه صنایع سیمان و خنک کن های گریت کولر کلینکر
سایت شرکت دانمارکی طراح سازنده ونصاب تجهیزات تولید
سیمان                                                            
کتاب "سیمان" نوشته دکتر محمد رضا عزیزیان
و
عکس های استفاده شده
۱-    عکس های موجود در مقالات موجود در سایت fls
۲-    عکس های گرفته شده با دوربین کارخانه سیمان تهران