عملیات کوره آهک و تحلیل انرژی حرارتی فرآیند تولید آهک با کوره دوار

عملیات کوره آهک کربنات کلسیم رسوبی که معمولاً لجن آهک یا گل آهک نامیده می شود، هنگامی تولید می شود که مشروب سبز سولفات با آهک سوزانده شود. این لجن آهک برای سال‌های متمادی به عنوان یک محصول زائد در نظر گرفته می‌شد و به رودخانه‌ها یا حوضچه‌های زباله ریخته می‌شد یا برای پر کردن اطراف گیاهان استفاده می‌شد. مقادیر زیادی آهک جدید از تولیدکنندگان تجاری برای جایگزینی آهک از دست رفته در ضایعات لجن خریداری شد.

تعدادی از تولیدکنندگان کاغذ به زودی از صرفه جویی هایی که با بازیابی آهک حاصل می شود آگاه شدند. با شروع دهه 20، تلاش ها به سمت تاسیسات بازیافت آهک هدایت شد. امروزه، عملکرد مناسب کوره آهک دوار بخشی جدایی ناپذیر از تمام آسیاب های خمیر کاغذ مدرن است.

کوره آهک دوار چگونه کار می کند

خوراک کوره و فیدرها

تنها در صورتی می توان آهک با کیفیت بالا را با نرخ یکنواخت تولید کرد که کوره با سرعت ثابت با لجن آهکی با ترکیب ثابت تغذیه شود. در برخی موارد خوراک کوره شامل لجن قابل پمپاژی است که حاوی 55 تا 65 درصد آب است. با این حال، در اکثر تاسیسات یک فیلتر درام یا یک سانتریفیوژ درست جلوتر از کوره نصب می شود تا رطوبت را به 35 تا 50 درصد کاهش دهد. این کیک از طریق یک نوار نقاله پیچی به کوره وارد می شود که برای قسمتی که تا اتصال انتهایی تغذیه کوره امتداد می یابد، روکش آب دارد.

یک تغذیه کننده دوغاب چرخ و فلک و یک مخزن سرج که جلوتر از فیلتر یا سانتریفیوژ قرار دارد، نرخ ثابتی از تغذیه به کوره را تضمین می کند. مخزن سرج باید دارای ابزار کارآمدی برای هم زدن و کنترل رقت باشد تا یکنواختی تغذیه به فیدر دوغاب چرخ و فلک حفظ شود. سرریز از فیدر به مخزن سرج باز می گردد. مخزن سرج باید ظرفیت تغذیه کوره 1 تا 2 ساعت را داشته باشد.

تفکیک کربنات کلسیم

کربنات کلسیم در دمای حدود 1500 درجه فارنهایت شروع به تفکیک در کوره می‌کند. از نظر تئوری، لجن آهک را می‌توان تا این دما گرم کرد و در آنجا نگه داشت تا تجزیه کامل شود. با این حال، این فرآیند تفکیک در دماهای بالا تسریع می شود. بنابراین، برای تسهیل تفکیک کامل گلوله های با اندازه های مختلف با زمان ماند معقول، دمای بیش از 1500 درجه فارنهایت ضروری است. آهک معمولاً در دمای تقریبی 2200 فارنهایت از کوره خارج می شود، اگرچه این مقدار با اندازه کوره و ظرفیتی که در آن کار می کند متفاوت است.

افزایش راندمان حرارتی

برای بهبود راندمان حرارتی کوره، یک سیستم زنجیره ای در انتهای تغذیه نصب می شود. زنجیرها لجن آهک را می گیرند و در معرض گازهای داغ قرار می دهند. زنجیرها همچنین گرما را از گازهای داغ جذب می کنند و هنگامی که دوباره در ماده مرطوب فرو می روند، این گرما را منتقل می کنند.

گازها در دمای 1200 تا 1400 فارنهایت وارد سیستم زنجیر شده و در دمای تقریبی 300 تا 550 فارنهایت خارج می شوند. به طور کلی، لجن آهکی خروجی از سیستم زنجیره ای باید دارای رطوبت 10 تا 15 درصد باشد. اگر اجازه داده شود رطوبت کمتر از این رقم باشد، لجن دیگر از زنجیرها محافظت نمی کند و در نتیجه توسط گازهای داغ اکسید و متلاشی می شود.

نمونه برداری

برای ارزیابی عملکرد سیستم زنجیره ای، نمونه های لجن باید از سوراخ نمونه که درست بعد از سیستم زنجیر قرار دارد، تهیه شود. این نمونه ها باید از نظر میزان رطوبت مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند.

چنین نمونه هایی همچنین به اپراتور یک بررسی بصری در مورد اینکه آیا گلوله های رضایت بخشی تولید می شود ارائه می دهد. برای به حداقل رساندن گرد و غبار، آهک باید به شکل گلوله هایی به قطر حدود ½ اینچ از داخل کوره عبور کند. گلوله های بزرگتر نامطلوب هستند زیرا در خارج بیش از حد سوزانده می شوند. عمل نورد طبیعی لجن روی دیواره کوره گلوله های خوبی را تشکیل می دهد، مشروط بر اینکه کوره با سرعت یکنواخت با لجن با ترکیب ثابت تغذیه شود.

ناخالصی های بیش از حد، به ویژه نوشابه، باعث تشکیل توپ های بزرگ و همچنین حلقه ها می شود. تجربه نشان می دهد که میزان سودا باید زیر 1% گزارش شده به عنوان Na2O به صورت خشک حفظ شود. ناخالصی ها باید با شفاف سازی، شستشو و فیلتر کردن مناسب مشروب کنترل شوند.

کنترل تشکیل حلقه

برخی از آسیاب ها با کوره های بازیابی آهک به دلیل تشکیل حلقه مشکل دارند. عوامل زیادی بر ویژگی های زنگ در یک نصب معین تأثیر می گذارند که اظهار نظر قطعی در مورد کنترل حلقه دشوار است. مقادیر مختلف رطوبت، سودا، اکسید کلسیم آزاد، آهن، آلومینا و سیلیس بر تشکیل حلقه تاثیر می گذارد. افزایش نرخ تغذیه بیش از ظرفیت معمولی کوره، تمایل به حلقه را افزایش می دهد. در برخی موارد تغییر در میزان رطوبت تشکیل حلقه ها را بسیار کاهش داده است.

تمایل به تشکیل حلقه در کوره های با قطر کم بیشتر از کوره های با قطر زیاد است. این به دلیل اثر قوس بیشتر در یک کوره کوچک است. اثر قوس کوچکتر در یک کوره با قطر بزرگ باعث می شود که مواد آگلومره شده راحت تر از بین بروند، بنابراین تشکیل حلقه به حداقل می رسد. گاهی اوقات تغییر در سرعت کوره یا تغییر در شرایط سوختن بر زنگ زدن غلبه می کند.

احتراق مناسب کوره آهک دوار

یکنواختی محصول کوره، و همچنین عملکرد کوره به طور کلی، ابتدا به تغذیه کنترل شده و دوم به کنترل مناسب احتراق بستگی دارد. کنترل خوب خوراک و احتراق باعث ایجاد و حفظ یک گرادیان دمایی معین در طول کوره می شود. هر گونه نوسان در احتراق یا خوراک کوره باعث تغییرات متناظر در این گرادیان دما می شود و در نتیجه آهک به طور یکنواخت کلسینه نمی شود.

برای کنترل احتراق خوب، یک بادکش ثابت در هود احتراق ضروری است. یک کنترل کننده پیش نویس خودکار باید نصب شود. این کنترلر یک دمپر را در سیستم اگزوز تنظیم می کند تا یک بادکش ثابت در هود شلیک حفظ کند. بادکش معمولی در هود شلیک تا 0.05 اینچ ستون آب خواهد بود.

سوخت باید با حدود 5 تا 10 درصد هوای اضافی سوزانده شود تا از احتراق کامل اطمینان حاصل شود. هوای بیش از حد و همچنین هوای بسیار کم باعث هدر رفتن سوخت می شود. تجزیه و تحلیل دوره ای Orsat از گازهای خروجی باید انجام شود تا مشخص شود آیا پیش نویس صحیح در هود آتش برای شرایط احتراق مناسب حفظ می شود یا خیر.

مشعل باید طوری تنظیم شود که شعله به یک مخروط باریک و بلند و بدون برخورد روی پوشش آجری محدود شود، زیرا برخورد باعث کاهش عمر آجر می شود.

پانل کنترل کوره آهک دوار

برای ثبت، تفسیر و کنترل صحیح عملکرد کوره، باید رکوردی از دمای گاز خروجی، دمای منطقه احتراق، سرعت جریان سوخت و آبکشی در انتهای تغذیه کوره و همچنین در دسترس اپراتور باشد. در هود شلیک تمام این ابزارها به همراه گیج‌ها، آمپرمترها، ولت مترها و دکمه‌های فشاری استارت موتور، باید بر روی یک تابلوی کنترل واقع در طبقه در حال سوختن نصب شوند.

بگ فیلتر چیست و کاربرد آن در صنعت و معدن

مجموعه گرد و غبار کوره آهک دوار

سیستم زنجیره ای در کوره لجن آهک یک گردگیر عالی است. با این حال، مقدار کمی گرد و غبار با گازهای خروجی انجام می شود و سیستم جمع آوری گرد و غبار را مطلوب می کند. بازگرداندن گرد و غبار جمع آوری شده به سیستم باعث کاهش میزان آهک آرایشی مورد نیاز می شود.

قبل از انتخاب تجهیزات جمع‌آوری گرد و غبار باید در مورد شکلی که در آن می‌توان گرد و غبار جمع‌آوری شده را در یک آسیاب خاص به راحتی مدیریت کرد. گرد و غبار را می توان به صورت خشک در یک سیکلون ساده یا در یک کلکتور تولید تجاری جمع آوری کرد، آن را با آب فشار داد و آن را شستشو داد و یا به سیستم بازگرداند. برای اجازه حمل و نقل آماده و بازگشت به سیستم، فشار دادن لازم است. گاهی اوقات در کوبیدن این غبار ریز با آب با مشکل مواجه می شود. یک کلکتور مرطوب گرد و غبار را به شکلی که برای استفاده بیشتر مناسب است جمع آوری می کند.

بهره برداری از کوره آهک

دمای گاز اگزوز

دمای گاز خروجی در کوره های مجهز به زنجیر بسته به نصب خاص، از 300 تا 550 فارنهایت متغیر است. عملکرد چند روزه دمای متوسط را برای عملکرد عادی نشان می دهد. ضبط کننده را تماشا کنید. هر گونه افزایش غیرمعمول دما ممکن است نشان دهنده توقف تغذیه کوره باشد. دما با تغییر در سرعت کوره یا میزان رطوبت خوراک تغییر خواهد کرد.

فقط از بادکش کافی برای تامین هوا برای احتراق و جلوگیری از ظاهر شدن دود در پشته استفاده کنید. هوای بیش از حد سرد، تخلیه می شود و همچنین سوخت را هدر می دهد. گاز خروجی کوره باید مرتباً با دستگاه آنالایزر گاز Orsat بررسی شود. محتوای اکسیژن باید تا 1.5٪ یا کمتر نگه داشته شود، در این شرایط نباید مواد قابل احتراق در گاز خروجی وجود داشته باشد.

ترکیب لجن

میزان رطوبت لجن به فیلتر یا سانتریفیوژ باید با تنظیم کننده قوام ثابت نگه داشته شود. همچنین حفظ درصد ناخالصی های لجن در یک مقدار ثابت مهم است.

کوره دوار آهک برای خط تولید سیمان با عمر طولانی و کیفیت بالا

نرخ خوراک

فیدر دوغاب چرخ و فلک توسط یک موتور چهار سرعته هدایت می شود که به صورت الکتریکی با موتور محرک کوره چهار سرعته در هم قفل شده است تا نرخ ثابتی از تغذیه در هر دور کوره را تضمین کند. علاوه بر این، یک تغییر دهنده سرعت وجود دارد که اپراتور را قادر می سازد تا نرخ تغذیه بهینه به کوره را برای یک سرعت کوره مشخص تعیین کند.

در نصب اولیه باید اقداماتی انجام شود تا راهی برای تعیین میزان مواد جامد به کوره ارائه شود. یک مخزن کالیبره که از فیدر دوغاب چرخ و فلک پیروی می کند، اپراتور را قادر می سازد تا میزان دوغاب به فیلتر یا سانتریفیوژ را بررسی کند. اگر میزان رطوبت دوغاب مشخص باشد، میزان مواد جامد به کوره را می توان به آسانی تعیین کرد. سرعت ورود مواد جامد به فیلتر باید همیشه ثابت بماند.

در حالی که تغذیه کننده دوغاب حجم ثابتی از لجن به کوره را در هر دور کوره تضمین می کند، ممکن است میزان مواد جامد به کوره تغییر کند مگر اینکه ترکیب لجن همانطور که در قسمت “ترکیب لجن” در بالا ذکر شد ثابت بماند.

شعله

بهترین نتایج با شعله طولانی و ثابت به دست می آید. اجازه ندهید شعله به آستر یا مواد برخورد کند.

نحوه طراحی و ساخت کوره دوار آهک Lime Rotary Kiln

نمونه های لجن

نمونه های ساعتی لجن باید از سوراخ های نمونه که درست بعد از سیستم زنجیره ای قرار دارند گرفته شود. این نمونه ها باید توسط آزمایشگاه از نظر رطوبت، سودا و آهک آزاد آنالیز شده و نتایج در برگه اطلاعات کوره درج شود. این اطلاعات برای مطالعه مناسب عملکرد کوره ضروری است.

این نمونه ها همچنین اپراتور را قادر می سازد تا ببیند که آیا گلوله های رضایت بخشی تولید می شود یا خیر.

نمونه های آهک

نمونه های ساعتی آهک باید از انتهای تخلیه کوره برای تعیین “آهک موجود” (CaO) گرفته شود. عملکرد خوب کوره باید به محصولی با محتوای آهک موجود 90 درصد منجر شود.

طراحی و ساخت کوره آهک و کاربرد آن در صنعت قند و شکر

در این توضیحات تحلیل انرژی حرارتی سه ناحیه یک فرآیند تولید آهک که عبارتند از پیش گرم کن، کوره دوار و خنک کننده انجام شده است. به منظور انجام یک تخمین کمی مناسب، سیستم با استفاده از معادلات تعادل انرژی شامل انتقال حرارت جفت شده و مکانیسم‌های واکنش شیمیایی مدل‌سازی شد. یک مدل ریاضی ایجاد شد و در نتیجه، رفتار حرارتی و شیمیایی سنگ آهک مورد بررسی قرار گرفت. مدل با استفاده از داده های تجربی تایید شد. پس از تایید مدل، تغییرات مصرف سوخت ویژه (SFC) در مقابل نرخ تولید پیش‌بینی شد و شرایط بهینه تعیین شد.

پس از آن، مصرف سوخت با توجه به زمان اقامت تغییر یافته در هر منطقه از فرآیند تولید آهک، برای خروجی ثابت محاسبه شد. نتایج حاکی از آن است که افزایش زمان ماند در هر منطقه فرآیند تولید آهک، باعث افزایش راندمان حرارتی و صرفه جویی در مصرف سوخت می شود. افزایش نسبی برای اندازه های مختلف سنگ آهک یکسان خواهد بود. مشخص شد که افزایش 10 دقیقه ای در زمان ماندن مواد در داخل پیش گرم کن یا کوره دوار می تواند مصرف سوخت را حدود دو درصد کاهش دهد. در حالی که افزایش 5 دقیقه ای در زمان ماندن مواد در داخل کولر برای به دست آوردن نتیجه مشابه کافی است. در نهایت نسبت هوا به سوخت و میزان تولید به گونه‌ای تغییر می‌کند که همان محصول حاصل شود. این مدل پیش بینی می کند که کاهش هوای اضافی از 15٪ به 10٪ منجر به کاهش 2.5٪ مصرف سوخت ویژه (SFC) می شود.

منبع: https://www.911metallurgist.com/blog/lime-kiln-operation-work

ترجمه شده توسط گروه فنی و مهندسی اروم ماشین صنعت پیمان گستر