دانلود گزارشهای کارآموزی و پروژه دانشجویی

فهرست مطالب

چکیده ۵

مقدمه ۶

۱- سیمان چیست؟ ۶

۳- عنوان پروژه: ۶

فصل اول ۸

طرحی از یک کارخانه سیمان با تکنولوژی روز دنیا ۹

شکل (۱-۱)- فلودیاگرام خط تولید سیمان ۱۰

فصل دوم ۱۷

اجزاء سیستم پخت ۱۸

۱-۲- مشخصه‌هایی از کوره دوار سیمان ۱۸

۱-۱-۲- غلطک‌ها ۱۹

۳-۱-۲- سیستم چرخاننده کوره ۲۰

۴-۱-۲- آب‌بندی سر و ته کوره ۲۰

۲-۲- نسوزکاری کوره ۲۱

۳-۲- مشخصه‌هایی از پیش گرم‌کن ۲۲

۴-۲- مسیر فرعی(By Pass) 24

5-2- سیستم تکلیس(Calciner) 25

6-2- مشخصه‌هایی از خنک‌کن ۲۶

۷-۲- انواع خنک‌کنها ۲۸

شکل(۱۲-۲)- خنک کن سیاره‌ای ۳۰

شکل(۱۳-۲)- خنک کن مشبک ۳۲

شکل(۱۴-۲)- اطاق کنترل سیمان اکباتان ۳۴

۱-۹-۲- اصول سوختن و کنترل شعله ۳۶

۲-۹-۲- شعله ۳۷

ب- نسبت هوا ۳۹

فصل سوم ۴۴

پروژه ۴۵

فصل چهارم ۴۶

شناخت متغیرهای کنترل سیستم پخت ۴۷

۱-۴- کنترل کوره ۴۷

درجه حرارت هوای ثانویه ۴۹

تولید ساعتی کلینکر ۵۰

درصد بار حجمی کوره ۵۱

۱-۷-۴- کلیات ۵۵

۳-۷-۴- حجم هوای اولیه ۵۶

۴-۷-۴- درجه حرارت گاز خروجی پیش گرم‌کن ۵۶

۵-۷-۴- درجه حرارت یاتاقانها ۵۶

۷-۷-۴- گرفتگی سیکلونها ۵۷

۹-۴- تحلیل گزارشات ساعتی سیستم پخت ۵۸

رعایت اصول کوره‌بانی ۶۴

۱-۵-۲- هوای ثانویه ۶۷

شکل(۳-۵)- حالات مختلف منطقه پخت ۶۹

۱-۳-۵- درجه حرارت عقب کوره ۷۲

۳-۳-۵- اکسیژن عقب کوره ۷۵

۴-۵- کنترل مقدار سوخت ۷۶

۶-۵- کنترل متغیرهای خنک کن گریت ۸۰

کم کردن سرعت حرکت صفحات خنک کن ۸۲

۳-۷-۵- حالات اضطراری ۹۵

۱۲- بارندگی شدید یا رعد و برق ۱۰۳

فصل ششم ۱۰۵

اولین گرم کردن سیستم پخت ۱۰۶

۱-۶- خشک کردن پیش گرم‌کن ۱۰۶

۲-۲-۶- مشعل کمکی برای خشک کردن کانال هوای سوم ۱۱۱

۱-۳-۶- آماده سازی ۱۱۶

۲-۳-۶- گرم کردن تمام سیستم پخت ۱۱۶

فصل هفتم ۱۲۲

۱-۷- اولین باردهی کوره ۱۲۳

۳-۷- راه‌اندازی موتور کوره ۱۲۳

شکل(۱-۷)- موتور کوره ۱۲۴

۷-۷- رسیدن به باردهی عادی ۱۲۸

فصل هشتم ۱۳۳

گرفتگی‌های سیستم پخت ۱۳۴

۱-۸- قلیائی‌ها ۱۳۴

۳-۸- عوامل گرفتگی عقب کوره ۱۳۷

۲-۳-۸- چسبندگی چیست؟ ۱۳۹

۳-۳-۸- چسبندگی جامد به جامد ۱۴۰

۴-۳-۸- جذب سطحی ۱۴۰

۵-۳-۸- نتیجه‌گیری ۱۴۱

۴-۸- ماهیت جرم گرفتگی عقب کوره ۱۴۱

شکل(۵-۸)- گرفتگی‌های سیستم پخت ۱۴۹

فصل نهم ۱۵۲

۱-۹- مواد نسوز در نقاط مختلف سیستم پخت ۱۵۳

سرد کردن کلینکر ۱۵۳

شکل(۲-۹)- نسوزکاری قسمتهای مختلف سیستم پخت ۱۵۶

فصل دهم ۱۶۳

فرسایش مواد نسوز در سیستم پخت ۱۶۳

۱-۱۰- مقدمه ۱۶۴

۲-۱۰- عوامل مختلف فرسایش آجر منطقه پخت ۱۶۵

۲-۲-۱۰- نفوذ املاح قلیائی ۱۷۰

۳-۲-۱۰- فرسایش ناشی از احیاء ۱۷۵

۴-۲-۱۰- فرسایش مکانیکی ۱۷۸

عکس شماره(۲۳-۱۰) ۱۸۲

۳-۱۰- سیکل قلیائی در سیستم پخت سیمان ۱۸۳

۴-۱۰- شکفتگی قلیائی ۱۸۶

۵-۱۰- فرسایش بدنه کوره ۱۸۸

فصل یازدهم ۱۸۹

۱-۱۱- کوره ۱۹۰

۲-۱۱- سیکلون‌ها ۱۹۰

۳-۱۱- الکتروفیلتر ۱۹۱

۴-۱۱- حالتهای مخاطره آمیز کوره ۱۹۲

فصل دوازدهم ۱۹۴

۱-۱۲- مقدمه ۱۹۵

۱- تجزیه شیمیایی مواد اولیه و سوخت مصرفی ۱۹۵

۵-۲-۱۲- ترکیبات فرعی ۲۰۱

۶-۲-۱۲- سنگ گچ ۲۰۵

۴-۱۲- مشخصاتی از انواع سیمان ۲۰۶

۵-۱۲- چگونگی پخت مواد ۲۰۹

۱-۵-۱۲- فعل و انفعالات مواد در پیش گرمکن ۲۰۹

۳-۶-۱۲- دانه‌بندی خوراک کوره ۲۲۱

۴-۶-۱۲- همگن بودن مواد خام ۲۲۱

۱-۷-۱۲- کلینکر نرمال ۲۲۲

۲-۷-۱۲- کلینکر آهسته خنک شده ۲۲۲

۳-۷-۱۲- نرم و همگن نبودن کافی مواد ۲۲۲

۸-۱۲- مراحل فیزیکی و شیمیایی مواد در حین پخت ۲۲۶

۱-۸-۱۲- خشک شدن ۲۲۶

۳-۸-۱۲- تجزیه کربنات‌ها ۲۲۶

۴-۸-۱۲- واکنشهای جامد: ۲۲۶

۵-۸-۱۲- واکنش‌هائی که در حضور فاز مایع رخ می‌دهند: ۲۲۷

۱- افزایش نسبت فاز مایع ۲۲۷

۲- کالیبراسیون ۲۳۱

منابع و مراجع: ۲۳۲

ABSTRACT 233

 چکیده

سیستم پخت سیمان مهمترین و اساسی‌ترین بخش یک واحد تولیدی سیمان می‌باشد، به طوریکه ظرفیت اسمی کارخانه‌های سیمان براساس میزان تولید روزانه(۲۴ ساعته) کوره بنا نهاده شده و ظرفیت دپارتمانها- تجهیزات و ماشین آلات- سیلوهای ذخیره مواد خام- کلینکر و سیمان نیز بر پایه ظرفیت تولید کوره طراحی و ساخته می‌شود.

لذا راندمان کوره یکی از پارامترهای مهم در بخش تولید بوده و تلاش در جهت به ظرفیت رساندن و سپس بالا بردن راندمان تولید کوره از مهمترین اهداف تیم مدیریتی و پرسنل فنی کارخانه‌های سیمان می‌باشد. در این پروژه سعی بر این است که پس از ارائه شناخت کلی از خط تولید سیمان دو فاکتور بسیار مهم و ارزشمند یعنی عوامل موثر بر راندمان کوره‌های دوار سیمان از دیدگاه بهره‌برداری و آنالیز شیمیائی خوراک کوره ارزیابی شده و مورد تاثیر هر کدام از دو عامل مذکور پس از شناخت موضوعات و مسائل مطروحه به بررسی مشکلات 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.

 مقدمه

۱- سیمان چیست؟

سیمان گردی است نرم جاذب آب و چشبانده خرده سنگ که اساساً مرکب است از ترکیبات پخته شده و گداخته شده اکسید کلسیم با اکسید سیلیس اکسید آلومینیوم و اکسید 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 ۲۸ روز در زیر آب ماندن دارای حداقل مقاومت ۲۵ نیوتن بر میلیمتر مربع باشد.

۲- مقدمه‌ای کوتاه از تاریخچه صنعت سیمان

اختراع کوره دوار سیمان در سال ۱۸۸۵ میلادی توسط Fredrik ransom در انگلستان به ثبت رسید. اولین کوره ران سام ۱٫۵ متر قطر و ۷٫۵ متر طول داشت.

سوخت کوره دوار در آمریکا مایع(نفت کوره) و در المان پودر ذغال‌سنگ بود و خوراک کوره هم به صورت دوغاب و هم به صورت پودر تهیه می‌گردد. کلینکر خروجی از کوره وارد استوانه عمودی یا استوانه دواری می‌شد و توسط هوا خنک می‌گردید و هوای خروجی از خنک‌کن جهت سوختن ذغال یا نفت کوره مورد استفاده قرار می‌گرفت.

تکنولوژی جدید سیمان برای اولین بار با راه‌اندازی کوره ۱۰۰ تنی سیمان ری در نزدیکی کوه بی‌بی‌شهربانو و در سال ۱۳۱۲ در ایران متولد شد. راه‌اندازی کارخانه سیمان ری به مفهوم ایجاد شتاب در نوسازی و صنعتی شدن کشور بود و از این رو سهم این کارخانه در پی‌ریزی بسیاری از کارخانه‌ها و تاسیسات صنعتی دانشگاهی بهداشتی کشاورزی و… استثنائی و در خور توجه است.

در حال حاضر پروژه‌‌های بسیاری در نقاط مختلف کشور در دست اجرا می‌باشد که بسیاری از آنها تا سال ۱۳۹۰ به تولید خواهند رسید با راه‌اندازی این پروژه‌ها ظرفیت تولید سیمان ایران به حدود ۷۰ میلیون تن در سال خواهد رسید که معادل ۲٫۵ درصد تولید سیمان جهان خواهد بود.

ضمناً مصرف سرانه سیمان در کشور در حال حاضر حدود ۴۵۰ کیلوگرم است که بالاتر از متوسط مصرف جهانی(۳۴۰ کیلوگرم) می‌باشد.

۳- عنوان پروژه:

عوامل موثر بر راندمان کوره‌های دوار سیمان از دیدگاه بهره‌برداری و آنالیز شیمیائی خوراک کوره:

عوامل متعددی بر راندمان کوره‌های دوار سیمان موثر می‌باشند که می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

۱٫ عوامل موثر از دیدگاه بهره‌برداری

۲٫ عوامل موثر از دیدگاه آنالیز شیمیائی خوراک کوره

۳٫ عوامل موثر از دیدگاه طراحی و تکنولوژی ساخت تجهیزات سیستم پخت

۴٫ عوامل موثر از دیدگاه طراحی و ساخت دستگاهای مرتبط با سیستم پخت

۵٫ مدیریت صحیح به همراه آموزش و بهره‌برداری صحیح از منابع انسانی

۶٫ سایر موارد مرتبط در جهت بهبود عملکرد کوره دوار سیمان به عنوان یک راکتور پیچیده شیمیایی

۴- با توجه به ۷ سال سابقه بهره‌برداری اینجانب از کوره دوار واحد یک شرکت سیمان همگتان و همچنین تجارب و آموخته‌های اینجانب از پیشکسوتان صنعت سیمان کشور از طریق شرکت در دوره‌ها و همایشها و سمینارهای متعدد باعث شد که ضمن بهره‌گیری از توفیقات خداوند منان و مساعدت و راهنمائی اساتید بزرگوارم آقایان دکتر امیدخواه و دکتر ارجمند در پایان تحصیلات تکمیلی در مقطع کارشناسی ارشد به بررسی دو عامل مهم بر راندمان کوره‌های دوار سیمان یعنی عوامل موثر از دیدگاه بهره‌برداری و آنالیز شیمیایی خوارک کوره بپردازیم و توضیح اینکه در این پروژه هر عاملی که از دو دیدگاه مذکور باعث افزایش مدت کارکرد کوره شده و در عین حال تولید کوره را در حداکثر ظرفیت ممکن قرار دهد مدنظر قرار گرفته است.

۵- روند بررسی این دو عامل به طور مختصر به شرح ذیل می‌باشد:

در فصل اول: جهت آشنائی با صنعت تولید سیمان طرحی از یک کارخانه سیمان با تکنولوژی روز دنیا ارائه شده است که زمینه آشنائی کلی با این صنعت فراهم شده است.

در فصل دوم: اجزاء تشکیل دهنده سیستم پخت سیمان به طور کامل تشریح شده است.

در فصل سوم: بحث اصلی پروژه شروع شده و تا پایان مبحث پروژه یعنی فصل دوازدهم به بررسی عوامل موثر بر راندمان کوره‌های دوار سیمان از دو دیدگاه ذکر شده پرداخته شده است.

در فصل چهارم: متغیرهای کنترل سیستم پخت معرفی شده و به تشریح اهمیت پارامترهای مذکور پرداخته شده است.

در فصل پنجم: رعایت اصول کوره بانی.

در فصل ششم: اولین گرم کردن سیستم پخت.

در فصل هفتم: اولین راه‌اندازی سیستم پخت تشریح شده است.

در فصل هشتم: گرفتگی‌های سیستم پخت.

در فصل نهم: نسوزکاری سیستم پخت سیمان.

در فصل دهم: فرسایش مواد نسوز در سیستم پخت.

در فصل یازدهم: رعایت نکات ایمنی در سیستم پخت تشریح شده است.

در فصل دوازدهم: عوامل موثر بر راندمان کوره‌های دوار سیمان از دیدگاه انالیز شیمیائی خوراک کوره شامل شناخت ماهیت سیمان و پخت مواد و همچنین تنظیم مناسب مواد جهت خوراک کوره مورد بررسی قرار گرفته است.

در پایان پروژه منابع مورد استفاده در ارائه این پروژه تحت عنوان مراجع ذکر گردیده است.

 فصل اول

طرحی از یک کارخانه سیمان با تکنولوژی روز دنیا

طرحی از یک کارخانه سیمان با تکنولوژی روز دنیا

شرح فلودیاگرام شکل(۱-۱): خط تولید سیمان و شکل(۲-۱): سیستم پخت سیمان

۱ و ۲- مواد اولیه مورد استفاده در صنعت سیمان معمولاً سنگ آهک و خاک رس است که پس از استخراج به وسیله کامیون(و یا در مواردی به وسیله واگن- کشتی- نوار نقاله و…) به محل کارخانه و به قسمت سنگ شکن حمل می‌شوند. خاک و سنگ آهک به صورت جداگانه از خردکن عبور کرده و خرد می‌شوند. در سنگ شکن که مخصوص خرد کردن سنگهای تا ابعاد ۲متر می‌باشد، سنگ شکسته شده و بستگی به نوع سنگ شکن و آسیاب مواد ابعاد آن به کمتر از ۸ سانتی‌متر تقلیل می‌یابد. در مواردی سنگ آهک به صورت قلوه سنگ همراه با خاک می‌باشد که به این مخلوط طبیعی الوویوم یا مارل می‌گویند که در این مورد نیز نیاز است که از سنگ شکن عبور نماید.

۳- سالن مواد: مواد کوبیده شده پس از خروج از سنگ شکن توسط نوارنقاله راهی سالن مواد شده و در آنجا توسط دستگاهی به نام استاکر به صورت توده‌ای از مواد به نام پایل ریخته شده و ذخیره می‌گردد. کار برداشت مجدد مواد از سالن اختلاط توسط دستگاهی به نام ریکلایمر انجام می‌شود.

۴- آسیاب مواد: انواع مختلفی دارد که عبارتند از گلوله‌ای و غلطکی. مواد برداشته شده از سالن مواد توسط دستگاه ریکلایمر از طریق نوارنقاله به بینهای ذخیره مواد ریخته شده و پس از آن توسط سیستم نوارهای توزین وارد آسیاب مواد شده و محصول خروجی به صورت پودر(با رطوبت کمتر از ورود) از آسیاب خارج می‌گردد. آنچه که از اسیاب خارج می‌شود به نام مواد خام یا خوراک کوره موسوم است.

شکل (۱-۱)- فلودیاگرام خط تولید سیمان

آسیاب مواد مجهز به کوره هوای گرم برای گرفتن رطوبت مواد می‌باشد. غالباً از گازهای گرم خروجی از کوره برای این منظور استفاده می‌شود. این کوره برای مواردی است که کوره اصلی متوقف می‌باشد.

۵- گردگیر: به منظور خشک کردن و جابجائی مواد در آسیاب مواد از گازهای خروجی از کوره استفاده می‌شود. این گازها پس از انتقال مواد از آسیاب وارد الکتروفیلتر گشته و ذرات مواد و گرد و غبار از آن جدا می‌گردد و سپس از طریق دودکش به خارج(محیط اطراف) فرستاده می‌شود.

۶- سیلوهای ذخیره مواد: مواد پودر شده پس از الکتروفیلتر وارد سیلوهای مخلوط کن و ذخیره می‌شود و پس از نمونه‌گیری و آزمایشات لازمه توسط آزمایشگاه و اطمینان از تنظیم بودن  متناسب بودن ترکیب مواد خام، آماده مصرف در کوره می‌شود.

۷- کوره و پیش گرمکن: مواد خام از قسمت بالای پیش گرم کن وارد سیستم پخت می‌شود و پس از عبور از پیش گرم کن و کلساینر وارد کوره دوار می‌گردد. مواد خام در پیش گرم کن به مرور(در فاصله حدود ۵۰ ثانیه) خشک، گرم و کلسینه می‌شود. پیش گرم کن دارای دو برج است که در یکی از آنها کلساینر قرار دارد. مواد پس از تکلیس وارد کوره شده و نهایتاً به صورت دانه‌های کلینکر از کوره خارج می‌گردد.

در شکل (۲-۱) سیستم پخت متشکل از پیش گرمکن، کلساینر، کانال هوای سوم، کوره، خنک کن و دستگاه جداسازی قلیائی نشان داده شده است. در این شکل ارقام و اطلاعات زیادی ارائه شده است و مقادیر مواد، گاز، هوا، سوخت، کلینکر و… همگی برمبنای یک کیلوگرم کلینکر می‌باشند.

مقدار ۶۸/۱ کیلوگرم با درجه حرارت ۵۰ درجه سانتیگراد وارد پیش گرمکن می‌شود و پس از طی مسیر سیکلونها، کلساینر، کوره و خنک کن به صورت کلینکر با وزن یک کیلوگرم و درجه حرارت ۸۰ درجه سانتیگراد خارج می‌شود. مقدار هوای ورودی به خنک کن ۳/۲ مترمکعب است که ۳۶/۰ مترمکعب آن به عنوان هوای ثانویه، ۵۴/۰ مترمکعب آن به عنوان هوای سوم(میانی- ثالثیه) و ۴/۱ مترمکعب ان به صورت هوای اضافی از خنک کن خارج می‌شود. ۴۰ درصد سوخت مصرفی در مشعل اصلی کوره و ۶۰ درصد آن در کلساینر مصرف می‌شود. درصد تکلیس مواد در کلساینر ۹۰ درصد است.

درجه حرارت کلینکر خروجی از کوره ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد، گازهای خروجی از کوره ۱۰۵۰ درجه سانتیگراد، گازهای خروجی از سیلکونها به ترتیب ۸۷۰، ۷۵۰، ۵۵۰ و ۳۵۰ درجه سانتیگراد می‌باشند. درصد اکسیژن گازهای عقب کوره ۲ درصد است و حاوی مقدار قابل توجهی مواد قلیائی هستند.

مقدار ۳۲/۰ مترمکعب از گازهای خروجی از کوره وارد دستگاه جداسازی مواد قلیائی (Alkaly Bypass) و مقدار ۰۲/۰ کیلوگرم مواد قلیائی از ان جدا میگردد. در این دستگاه مقدار ۵۴/۰ مترمکعب هوای محیط برای پائین آوردن درجه حرارت گازهای خروجی از کوره و انجماد بخارات مواد قلیائی استفاده می‌شود.

مقدار گازهای خروجی از پیش گرمکن به سمت آسیاب مواد ۳۴/۱ مترمکعب است و با درجه حرارت ۳۵۰ درجه سانتیگراد حاوی ۱/۰ کیلوگرم مواد برگشتی می‌باشد.(۰٫۱ Kg Kiln Feed Dust/1 kg Clinker)

8- خنک کن کلینکر: درجه حرارت کلینکر خروجی از کوره حدود ۱۰۰۰درجه سانتیگراد است و این مقدار حرارت موجود در کلینکر به وسیله جریان هوای سرد بازیابی می‌شود. سپس کلینکر خنک شده(تا حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد) راهی انبار کلینکر می‌گردد. بخشی از هوای گرم شده از طریق کانال هوای سوم به سمت کلساینر می‌رود و بخشی دیگر وارد کوره می‌شود و اکسیژن موردنیاز سوخت را تامین می‌کند.

۹- خردکن و قیف سنگ گچ: به کلینکر خروجی از کوره حدود ۴ درصد سنگ گچ افزوده می‌شود و سپس در آسیاب سیمان پودر می‌گردند. قبلاً سنگ گچ(گچ خام) در خردکن جداگانه‌ای به اندازه‌های کمتر از ۴ سانتیمتر خرد شده و سپس در قیف مربوطه ذخیره شده است. سرعت ترکیب پودر کلینکر با آب بسیار شدید است و به همین خاطر از سنگ گچ برای کنترل این ترکیب و گیرش سیمان استفاده می‌شود.

۱۰- آسیاب سیمان: از طریق دو نوار تغذیه مجهز به سیستم توزین، سنگ گچ خرد شده و کلینکر وارد آسیاب گلوله‌ای می‌شوند و پس از پودر شدن، پودر حاصله(سیمان) از طریق بالابر کاسه‌ای و هوائی (الواتر و ارلیفت) به سیلوهای ذخیره سیمان فرستاده می‌شود. در دهه اخیر استفاده از آسیابهای غلطکی برای پودر کردن کلینکر و تولید سیمان مرسوم شده است، از جمله در پروژه‌های سیمان تهران و فراز فیروزکوه برای دپارتمان آسیاب سیمان، آسیابهای غلطکی خریداری شده است.

۱۱ و ۱۲- سیلوهای سیمان و بارگیر خانه: با توجه به ظرفیت تولید کارخانه تعدادی سیلوی بتونی جهت ذخیره سیمان درنظر گرفته می‌شود. سپس سیمان به کمک دستگاههای بارگیری سیمان فله یا بسته‌بندی و پرشدن در کیسه بارگیری شده و از کارخانه صادر می‌گردد. وسیله حمل سیمان از کارخانه می‌تواند کامیون، واگن، قطار و یا کشتی باشد. چگونگی حمل بستگی به موقعیت کارخانه و محل مصرف دارد.

بکارگیری کامپیوترهای قوی برای کنترل فرایند تولید(PLC)، آنچنان گشایشی در کار ایجاد کرده است که حاصل کار این شده است که با نفرات و تجهیزات برقی- مکانیکی کمتر عملاً تولید بالاتر با هزینه کمتر تحقق یافته است و به مرزهای ایده‌آل نزدیکتر می‌شود. اداره یک کارخانه سیمان با چند ده نفر آن هم از راه دور هدف چندان دور از دسترسی نیست. درضمن کاهش نفرات، هزینه جاری تولید در بسیاری از زمینه‌ها به ارقام بسیار پائینی رسیده است.

در شکلهای (۳-۱) و (۴-۱) و (۵-۱) خط تولید سیمان به روش خشک و سیستم پخت سیمان به صورت مصور ارائه شده است که حاوی مطالبی است که در این فصل ذکر گردید.