سخان عمودي للأسمنت

أنواع المسخّنات الرأسية للإسمنت

ينقسم المسخّن الرأسي للإسمنت إلى جزء محمّص وجهاز غاز يدعم عدة أجزاء. تشمل الأنواع الرئيسية للمسخّنات ما يلي.

• المسخّن المعلّق

  يفصل مسخّن التعليق في فرن الإسمنت الغبار في تيار الغاز باستخدام مرشح أكياس أو راسب كهروستاتيكي. يعاد الغبار المُفلتر إلى العملية. هناك العديد من الاختلافات في مسخّنات التعليق، بما في ذلك أحادية المرحلة وذات السلسلة المزدوجة. تتمتع أنظمة السلسلة المزدوجة بمساحة نقل حرارة أكبر لكل وحدة تكثيف من أحادية المرحلة نظرًا لوجود مساحة سفر رأسية أكبر للغاز للخروج في مساحة أصغر وأكثر إحكامًا وارتفاعًا. يؤدي هذا إلى زيادة كفاءة مرشح الأكياس، مما يسمح بالفصل عند درجة حرارة غاز أقل. تتكون مسخّنات التعليق عادةً من ثلاث إلى خمس مراحل، وتتكون كل مرحلة من عمود رأسي وسلسلة من الألواح المائلة وقناة غاز.

• المسخّن الدرجي

  تتميز مسخّنات الإسمنت عادةً بعامود رأسي به منصات. تشكل هذه المنصات درجات، وبالتالي تُطلق على الجهاز اسمه. تدخل وجبة المواد الخام الباردة من المستوى العلوي، وتنزل عبر الدرجات بينما يسافر الغاز الساخن في الاتجاه المعاكس.

• المسخّن الشبكي

  يتميز المسخّن الشبكي في المبرد. يتم تسخين المواد الخام للإسمنت على شبكة بواسطة الهواء الساخن الناتج عن عملية تبريد الإسمنت. يتم تحريك الشبكة في الاتجاه المعاكس لوجبة المواد الخام، مما يؤدي إلى نقل حرارة موازٍ للتيار.

• المسخّن المجفف

  بجانب الاستفادة من حرارة الإسمنت في المبرد، يستخدم المسخّن المجفف الحرارة الناتجة عن تبخر الماء في المواد الخام. عادةً ما تحدث هذه العملية في عمود رأسي. يكون خليط المواد الخام الرطبة على اتصال بالهواء الساخن، والذي يعمل أيضًا على تقليل حجم المواد الخام من خلال السقوط.

• المسخّن السنغي

  يُجمع المسخّن السنغي بين مسخّن التعليق ومبرد الشبكة. على عكس مسخّنات التعليق العادية التي قد تنفصل بسبب سرعات الغاز العالية، تُغذي مسخّنات السنغي المُحمّص مباشرةً من المرحلة الأخيرة للمُحمّص المسبق. تستخدم مُبردات الشبكة التدفق المضاد لتبريد الكلنكر، وهو الاتجاه المعاكس لتدفق الغاز من الفرن. يؤدي هذا إلى استرداد حرارة أكثر كفاءة. يسمح تدفق الهواء العكسي بالاحتراق الثانوي، والذي يحفز العديد من التفاعلات الكيميائية.

• مسخّن الهواء

  على الرغم من أنه قد يؤدي وظيفة مشابهة لِمسخّن الإسمنت، فإن مسخّن الهواء آلة منفصلة. هدفه هو استخدام الحرارة الناتجة عن الاحتراق الرئيسي لتدفئة الهواء الذي سيتم استخدامه في نفس العملية. يستخدم مولدًا يحتوي على مبادل حراري داخله.

• المُحمّص

  هدف المُحمّص هو تحميص المواد الخام جزئيًا قبل دخولها إلى الفرن. يُعزز هذا الجهاز إنتاجية الفرن ويُقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. في الغالبية العظمى من الحالات، يُوضع المُحمّص بين المسخّن وفرن الإسمنت. يتكون من ثلاثة أجزاء: غرفة احتراق في الأسفل، وقناة رأسية، وموزع غاز. موزع الغاز هو ما يميز تصميمات المُحمّص الحديثة.

المواصفات والصيانة

تختلف مواصفات متطلبات الصيانة لِمسخّن الإسمنت الرأسي حسب تصميمه ونوع الفرن الذي يخدمه. ومع ذلك، تتوافق هذه المواصفات مع مسخّنات الإسمنت الرأسية المُستخدمة عادةً في صناعة الإسمنت.

• القدرة والحجم

  تختلف قدرة وأبعاد مسخّنات الإسمنت الرأسية لتناسب احتياجات الإنتاج المحددة وتتماشى مع إعدادات الفرن. تعتمد هذه الأبعاد على تكوين محطة الإسمنت المحدد وحجم وجبة المواد الخام التي تحتاج إلى معالجتها. قد تكون أبعاد مسخّنات مصانع الإسمنت الصغيرة حوالي 4 إلى 10 أمتار في القطر و 10 إلى 30 مترًا في الارتفاع، بينما يمكن أن تتراوح أبعاد المسخّنات الأكبر من 6 إلى 15 مترًا في القطر و 20 إلى 45 مترًا في الارتفاع.

• درجة الحرارة والضغط

  درجة الحرارة: يجب أن تعمل مسخّنات الإسمنت الرأسية عند درجات حرارة عالية تتراوح بين 700 إلى 1,100 درجة مئوية (1,292 إلى 2,012 درجة فهرنهايت). هذا يعني أن المعدات يجب أن تكون قادرة على تحمل هذه النطاقات الحرارية دون انخفاض في الأداء، مما يتطلب استخدام مواد مقاومة للحرارة وحلول هندسية متطورة. تتدفق غازات الفرن بدرجات حرارة من 350 إلى 800 درجة مئوية (662 إلى 1,472 درجة فهرنهايت) عبر المسخّن لتسخين المواد الخام، المعروفة أيضًا باسم مواد التغذية، قبل دخول المُحمّص أو فرن الدوران للإسمنت.

  الضغط: تعمل مسخّنات الإسمنت الرأسية عند الضغط الجوي، ولكن بعضها قد يكون له ضغط إيجابي طفيف داخل النظام لضمان تدفق الغاز بشكل صحيح وإحكامه. يمنع هذا الإعداد تسرب الغبار ويضمن أن يعمل المسخّن كما هو مقصود.

• التغذية والمنتج

  وجبة المواد الخام هي المواد المُغذاة إلى المسخّن، وعادةً ما تكون الحجر الجيري والطين والمعادن الأخرى. من حيث الوزن، تتضمن وجبة المواد الخام المُعالجة عادةً من 80% إلى 90% من كربونات الكالسيوم، ومن 5% إلى 15% من السيليكات، ومن 1% إلى 5% من المكونات الأخرى، مثل الألومينا وأكاسيد الحديد. بعد المعالجة في المسخّن، تُطلق على الوجبة اسم المواد المُحمّصة، والتي تخضع لتفاعلات كيميائية تُهيئها لإنتاج الكلنكر.

  تعتمد كفاءة وإنتاجية مسخّن الإسمنت الرأسي إلى حد كبير على قدرته على رفع درجة حرارة المواد الخام. ستؤدي درجات الحرارة الأعلى إلى تحميص أكثر شمولاً وخفض الوجبات، بينما قد تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى معالجة غير مكتملة.

الصيانة

تضمن الصيانة المنتظمة أن يعمل مسخّن الإسمنت الرأسي بأقصى أداء مع تقليل التوقف غير المخطط له وتكاليف الصيانة. وبالتالي، إليك جدول صيانة عام.

• التفتيشات اليومية

  هذه فحوصات موجزة تُجرى كل يوم. يفحص المشغلون تسربات الغاز في النظام. يفحصون عملية الاحتراق ويضمنون وجود احتراق كامل بدون وقود غير محترق في غازات المداخن. يفحصون أيضًا نظام التغذية للتأكد من وجود إمداد ثابت وموحد من المواد الخام إلى المسخّن.

• الصيانة الأسبوعية

  يشمل ذلك تنظيف المسخّنات الروتيني. يمنع هذا تراكم الرواسب التي قد تُقلل من كفاءة نقل الحرارة وتنظيف غرف الاحتراق والمشاعل لتجنب الانسدادات التي قد تؤثر على تدفق الوقود وكفاءة الاحتراق. يجب على المشغلين أيضًا فحص بطانات المواد المقاومة للحرارة بحثًا عن علامات التلف، مثل الشقوق أو التقشير أو البلى المحلي، والتي قد تُقلل من فعالية عزلها وتنظيم معدلات تدفق الهواء عبر المسخّن لتجنب فقدان الحرارة المفرط.

• الصيانة الشهرية

  يجب على المشغلين إجراء فحص شامل للمسخّن للتحقق من وجود أي شذوذ في أنماط تدفق الغاز أو درجات حرارة غير عادية أو علامات على مشكلات التشغيل. يجب عليهم أيضًا فحص مراوح المسخّن والمُنفخات للتأكد من أن أجزائها الدوارة تعمل بشكل صحيح. تحتوي مسخّنات الإسمنت على أجزاء متحركة ومراوح تساعد في التشغيل. أثناء القيام بذلك، يجب على المشغلين أيضًا تشحيم جميع الأجزاء المتحركة، بما في ذلك المحامل، لتقليل البلى والحرارة الناتجة عن الاحتكاك.

• الصيانة الفصلية

  يطلب هذا إجراء فحوصات أكثر شمولاً. قد يحتاج موظفو الصيانة إلى جدولة التوقف لتجنب التأثير على تشغيل المسخّنات وخطوط إنتاج الإسمنت. خلال هذا التوقف المجدول، يفحصون حالة ونزاهة بطانات المواد المقاومة للحرارة لجميع أقسام المسخّنات. يفحصون أيضًا ويستبدلون / يُصلحون مكونات المسخّن والقطع الاحتياطية التي تكون مهترئة أو تالفة أو معطلة، مثل الأختام والمراوح والمحركات أو المستشعرات.

  مع الصيانة الفصلية، يمكنهم أيضًا معايرة ونظام أنظمة التحكم في المسخّن وتحسين كفاءة التشغيل واستهلاك الوقود.

سيناريوهات مسخّن الإسمنت الرأسي

تُستخدم مسخّنات الإسمنت بشكل أساسي في صناعة الإسمنت. الغرض الأساسي منها هو تسخين المواد الخام قبل دخولها إلى الفرن الدوار للتحميص. يلبي مسخّن الإسمنت الرأسي الصناعات والتطبيقات التالية:

• إنتاج الإسمنت: يعتبر المسخّن مكونًا أساسيًا في خطوط إنتاج الإسمنت. إنه يرفع درجة حرارة المواد الخام بشكل فعال، مما يحسن كفاءة الفرن الدوار ويعزز إنتاج الإسمنت.
• صناعة الجير: يمكن أيضًا تطبيق وظائف التسخين والتحميص في مسخّن الإسمنت الرأسي في صناعة الجير. هناك، يعالج مواد الجير، مما يحسن جودة وإنتاج منتجات الجير.
• صناعة المعادن: قد تتطلب بعض عمليات المعادن تسخين المواد الخام مسبقًا، مثل الخامات أو الخبث. يمكن لِمسخّن الإسمنت الرأسي أن يخدم هذا الغرض، وبالتالي يُحسّن عمليات إنتاج المعادن.
• معالجة النفايات الصناعية: تستخدم بعض مرافق معالجة النفايات الصناعية مسخّنات الإسمنت الرأسية لتحقيق الاستقرار ومعالجة بعض النفايات، على سبيل المثال، يمكن استخدام النفايات ذات القيمة الحرارية العالية كمادة خام لإنتاج الإسمنت. لا يُقلل هذا من النفايات فحسب، بل يُعيد تدويرها لتحسين استخدام الموارد.
• تصنيع مواد البناء: بالإضافة إلى الإسمنت، قد يتطلب إنتاج مواد البناء الأخرى معدات تسخين رأسية، مثل مسحوق المعادن التفاعلي. يمكن أن يوفر مسخّن الإسمنت الرأسي دعمًا تقنيًا لإنتاج هذه المواد.
• الأسواق الخارجية: بالإضافة إلى الأسواق المذكورة أعلاه، تُستخدم معدات مسخّن الإسمنت الرأسي أيضًا على نطاق واسع في الأسواق الخارجية. تتمتع الدول والمناطق التي لديها صناعات إنتاج إسمنت متطورة، مثل أوروبا وأمريكا الشمالية، بطلب كبير على مسخّنات الإسمنت الرأسية. علاوة على ذلك، تختار العديد من شركات الإسمنت في البلدان النامية مسخّنات الإسمنت الرأسية لتحسين كفاءة إنتاجها وجودة منتجاتها.

كيفية اختيار مسخّن إسمنت رأسي

عند اختيار مسخّن رأسي للإسمنت، من المهم مراعاة بعض العوامل الرئيسية لاختيار الجهاز الأمثل لاحتياجات المُطور.

• المواد التي سيتم استخدامها لتغذية المواد الخام:

  تؤثر المواد المستخدمة لتغذية المواد الخام إلى مسخّن الإسمنت الرأسي على اختيار المسخّن. إذا كانت المواد تحتوي على كمية كبيرة من الكتلة الحيوية، فسيستغرق الأمر وقتًا أطول لتسخين الكتلة الحيوية وتحطيمها داخل المسخّن. لذلك، يُنصح باستخدام مسخّن يحتوي على آلية تسخين فعالة إذا تم استخدام مواد الكتلة الحيوية كمواد خام.

• إنتاج الإسمنت المُقدر في الساعة:

  يجب اختيار سعة مسخّن الإسمنت الرأسي الذي سيتم استخدامه وفقًا لكمية المواد المُسخّنة المطلوبة في الساعة. احسب عدد الساعات التي سيُخصصها حتى يمكن تحقيق الإنتاج الأكثر كفاءة بأقل تكلفة.

• المناخ المحلي:

  يؤثر المناخ على اختيار مسخّن الإسمنت الرأسي حيث سيؤثر الطقس على محتوى رطوبة المواد الخام. نظرًا لذلك، قد يحتاج المشغلين إلى اختيار معدات مناسبة لضبط إنتاج المواد المُعالجة بشكل أكبر أو لِإدارة تجفيف الإمدادات.

• تدفق الهواء والتحكم بالذكاء الاصطناعي:

  يجب اختيار السعة وفقًا لِقدرة المصنع على مراقبة ومراقبة المعدات. إذا كان هناك مستوى عالٍ من المراقبة الرقمية والتحكم، فيمكن استخدام ترتيب أكثر تعقيدًا لتدفق الهواء. ومع ذلك، إذا كان هناك القليل من الموظفين لمراقبة المعدات، فيجب استخدام نظام تنظيم تدفق هواء أبسط لضمان التشغيل السلس.

أسئلة شائعة حول مسخّن الإسمنت الرأسي

س1: ما هي الوظيفة الأساسية لِمسخّن الإسمنت الرأسي؟

ج1: الغرض الرئيسي لِمسخّن الإسمنت الرأسي هو تسخين المواد الخام مثل الحجر الجيري قبل دخولها إلى فرن الإسمنت للتحميص ومزيد من إنتاج الإسمنت.

س2: ما هي فوائد استخدام مسخّن الإسمنت الرأسي في مصنع الإسمنت؟

ج2: تتضمن مزايا مسخّن الإسمنت الرأسي تحسين كفاءة الطاقة وتقليل التأثير البيئي وتحسين استخدام المواد الخام. يُقلل تسخين المواد الخام من كمية الوقود اللازمة لتسخين الفرن، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل.

س3: هل هناك متطلبات صيانة محددة لِمسخّنات الإسمنت الرأسية؟

ج3: نعم، تتطلب مسخّنات الإسمنت الرأسية فحوصات صيانة منتظمة لضمان عملها بشكل صحيح. يشمل ذلك فحص بطانات المواد المقاومة للحرارة بحثًا عن البلى، والتحقق من ديناميكيات تدفق الهواء لتجنب الانسداد أو الغبار الزائد، ومراقبة درجات الحرارة.

س4: هل يمكن لِجميع أنواع مصانع الإسمنت استخدام مسخّنات الإسمنت الرأسية؟

ج4: لا، تُستخدم مسخّنات الإسمنت الرأسية عادةً في مصانع الإسمنت التي تحتوي أيضًا على أفران رأسية للحجر الجيري. قد تُستخدم أنواع أخرى من المسخّنات في تكوينات مختلفة لمصانع الإسمنت.