مقاله بازیافت حرارتی گازهای خروجی ، کوره های سیمان و تولید انرژی الکتریکی

تعداد صفحات: ۱۲ | قابل ویرایش

خلاصه مقاله

صنعت سیمان بعنوان یکی از مصرف کنندگان عمـده انـرژی محسوب شده و هزینه زیادی در آن صرف تامین انـرژی مـی شود . در طی فرآیند پخت کلینکر مقدار زیادی انرژی حرارتی بدون استفاده، مستقیما وارد اتمسفر می شـود.

بـا اسـتفاده از تلفات حرارت خروجی از پیش گرمکن و خنک کـن گریتـی کوره های سیمان می توان انرژی الکتریکی تولید نمود . با ایـن روش ۳۰ درصد از انرژی الکتریکی مورد نیـاز و حـدودا %۱۰ از کل انرژی اولیه مورد نیاز کارخانه های سیمان بدسـت مـی آید.

همچنین از میزان انتشار گازهـای گلخانـه ای ماننـد CO2 کاسته می شود با استفاده از تکنولوژی ژنراتورهای جانبی در ۲ کوره ۲۱۰۰ تنی و ۴۰۰۰ تنی سیمان تهران حدودآ ۹ MW انرژی الکتریکی تولید خواهد شد.

مقدمه

برایبررسی اثرات نامطلوب سیکل سولفات بر شرایط عملکرد کوره های دوار سیمان طی یک دوره شش ماهه، مطالعات وتحقیقات گسترده ای بر روی کیفیت مواد ورودی به کوره و پارامترهای فرایندی در شرایط عملیاتی متفاوت انجام گرفت.

براساس نتایج حاصله مقدار حد کنترل برای غلظت سولفات در خوراک کوره به قابلیت تولید کوره و میزان فراریت آن در خوراک بستگی دارد. همچنین مقدار ایمن نسبت آلکالی به سولفات بسته به قابلیت تولید کوره و بعضی از پارامترهای فرایندی و موادی آن می تواند از کور های به کوره دیگر تفاوت نماید.

ترکیبات سیمان

آهک زنده یا اکسید کلسیم ( CaO ) : آهک از مهمترین و اصلی ترین مواد مورد استفاده در ساخت سیمان است ، اکسید کلسیم از پختن سنگ آهک یا کربنات کلسیم در حرارت حدود هزار درجه سانتی گراد به دست می آید.

این عمل به طور جداگانه صورت نمی گیرد ، بلکه در فرآیند تولید سیمان ، و در موقع حرارت دادن پودر مخلوط آهک و خاک رس ابتدا ذرات آهک (کربنات کلسیم) در حرارت حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد مطابق واکنش زیر پخته شده و تبدیل به اکسید کلسیم و یا آهک زنده می شود. در این گرما آب شیمیایی خاک رس نیز از ان جدا می شود.

در درجه حرارت بیشتر از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد ، اکسید کلسیم ( آهک زنده ) با اکسید های سیلسیم ، آلمینیوم و آهن ترکیب شده و اکسیدهای مرکب تشکیل می شوند.
سیلیس ( SiO2 ) : این ماده که در اغلب سنگ های طبیعی یافت می شود یکی از مواد اصلی در ساخت سیمان پرتلند است. وقتی سیلیس حرارت داده می شود در ساختمان کریستالی آن یک سری تغییرات به وجود می آید.

در کوره سیمان پزی بیش از ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد سیلیس با آهک ترکیب می شود و دو کلسیم سیلیکات و سه کلسیم سیلیکات تشکیل می شود. خاک رس معمولی دارای مقادیر زیادی سیلیس است.

اکسید آهن (Fe2O3)

اکسید فریک نیز همانند آلومینا در سیمان پزی نقش گداز آور را دارد و باعث کاهش درجه آب شدن مواد خام در داخل کوره سیمان پزی می شود.

این اکسید در داخل کوره و در هنگام پخت به همراه آلومینا با آهک ترکیب شده و تشکیل اکسید مرکب چهار کلسیم آلومنیوفریت را می دهند ، اکسید آهن زیاد سیمان را کندتر می کند و رنگ سیمان را نیز تیره می کند به همین دلیل برای ساخت سیمان سفید از این اکسید استفاده نمی شود.

اکسید آهن جزء اصلی تشکیل دهنده اغلب سنگ آهنها است ، از این رو اکسید فریک کم و بیش در اغلب کانیها خصوصا خاک رس وجود آن در اغلب مواد اولیه ساخت سیمان به طور اجتناب ناپذیر در سیمان پرتلند تولیدی نیز اکسید مرکب آن به وجود می آید که رنگ سیمان را تیره می کند.

سیمان سفید فاقد اکسید آهن است. به علاوه در فرایند پخت کلینکر سیمان اکسید سیمان به سهولت تشکیل شود. لذا از این نظر نیز ساخت سیمان فاقد اکسید آهن ( سیمان سفید ) مشکلاتی را به وجود آورده و هزینه تولید افزایش می یابد.

آماده کردن مواد خام

مواد اولیه تولید سیمان اکسید های کلسیم ، سیلیسیم ، آلمینیوم ، و آهن است که عمدتا در سنگ آهک و خاک رس وجود دارد ، برای تهیه سیمان پرتلند ، ابتدا سنگ آهک از معدن استخراج شده و آن را توسط کامیون به محل کارخانه حمل و با استفاده از اسیاب مخصوص به قطعات حدود ۲۵ میلیمتر تبدیل می کنند. این مواد با توجه به شرایط و امکانات موجود به محل کارخانه حمل می شود.

با این حال ، چنانچه مقدار یک یا چند اکسید از میزان مورد نیاز کمتر باشد ، با اضافه کردن مقدار لازم از ان اکسید نسبت ها اصطلاح می شود. این مواد همراه آهک آسیاب شده و به صورت پودر در می آیند. انتخاب روش واقعی تولید سیمان متناسب با نوع مواد اولیه موجود و شرایط کار عملی است.

نرم کردن به روش تر نیاز به قدرت کمی دارد و به آسانی مخلوط کامل و یکنواختی از اجزای تشکیل دهنده حاصل می شود ، اما از سوی دیگر آب مصرفی برای نرم کردن و ساخت دوغاب باید ضمن عمل پخت کلینکر از مواد جدا می شود. در روش خشک بعکس ، هزینه نرم کردن و مخلوط کردن مواد خام بیشتر از روش تر است ولی مصرف انرژی برای پخت کلینکر کاهش می یابد.

در سال های اخیر با توجه به پیشرفت های در تکنولوژی آماده مواد اولیه به صورت خشک ، این روش ساخت سیمان به مقدار زیادی جایگزین روش تر شده است.