A کولر رنده تجهیزات نصب شده در انتهای تخلیه یک کوره دوار سیمان است که کلینکر داغ را خاموش می کند. 1300-1400 درجه سانتیگراد تا زیر 100 درجه سانتیگراد تنها در چند دقیقه، در حالی که به طور همزمان گرمای کلینکر را به عنوان هوای احتراق ثانویه و ثالث برای کوره و کلسینر بازیابی می کند. کولرهای رنده ای رفت و برگشتی مدرن به دست می آورند راندمان بازیابی حرارتی 68 تا 86 درصد کاهش مستقیم مصرف سوخت و بهبود قابلیت آسیاب کلینکر. بخش‌های زیر دقیقاً نحوه عملکرد یک کولر رنده‌ای، اینکه چرا عملکرد آن بین کارخانه‌ها بسیار متفاوت است، و چه اعداد خاصی یک کولر خوب کارکرده را از یک زغال سنگ اضافی که بی‌صدا می‌سوزاند جدا می‌کند، توضیح می‌دهد.
کولر رنده ای متعلق به خانواده کولرهای کوئنچ هوا (AQC) است و بلافاصله در پایین دست کوره دوار در هر خط تولید سیمان مدرن قرار می گیرد. سه کار را همزمان انجام می دهد و هر سه به یک اندازه برای سودآوری کارخانه اهمیت دارند.
خاموش کردن سریع کلینکر به جای خنک شدن آهسته، بازده مستقیمی با کیفیت دارد: خنک‌سازی سریع مواد معدنی را در ساختار کریستالی ظریف‌تر و واکنش‌پذیرتر قفل می‌کند و ترک‌های تنش حرارتی را در ذرات کلینکر ایجاد می‌کند، که به‌طور قابل‌توجهی باعث می‌شود که مواد در آسیاب گلوله‌ای یا آسیاب غلتکی عمودی بعد از آن به راحتی آسیاب شوند. در مقابل، یک خنک کننده کلینکر که خیلی کند کار می کند، کریستال های درشت تر، سیمان ضعیف تر و مصرف برق بالاتری در پایین دست تولید می کند - نفوذ کولر به خوبی از مرز تجهیزات خود فراتر می رود.
خنک کننده رنده ای رفت و برگشتی، طرح اصلی است که امروزه در اکثریت قریب به اتفاق کارخانه های سیمان استفاده می شود، که جایگزین خنک کننده رنده ای چرخشی و سیاره ای به عنوان انتخاب استاندارد صنعتی برای کوره های تقریباً هر اندازه ای شده است. این مکانیسم زمانی که به مراحل فیزیکی خود تقسیم شود، ساده است.
کلینکر داغ از خروجی کوره روی بستر رنده می‌افتد، جایی که معمولاً یک لایه ماده تشکیل می‌دهد. عمق 800 میلی متر در ورودی، باریک شدن به حدود 300 میلی متر در ناحیه خروجی . خود رنده از صفحات رنده ثابت و متحرک متناوب ساخته شده است که در ردیف قرار گرفته اند. یک دستگاه انتقال صفحات متحرک را در یک حرکت رفت و برگشتی افقی (به عقب و جلو) به حرکت در می آورد و این حرکت پله ای به طور فیزیکی بستر کلینکر را به سمت انتهای تخلیه به جلو می راند - همان مکانیسم همچنین تک تک ذرات کلینکر را غلت می زند و می چرخاند و سطوح تازه را در معرض هوای خنک کننده قرار می دهد نه اینکه تبادل گرما فقط در قسمت بالا و پایین تخت رخ دهد.
در زیر رنده، کولر به چند محفظه تقسیم شده است که هر کدام توسط فن اختصاصی خود با پره های ورودی قابل تنظیم تغذیه می شوند. هوای سرد محیط از زیر رنده، عمود بر جهتی که کلینکر در حال حرکت است، بالا می رود و مستقیماً از بستر کلینکر عبور می کند. این هندسه جریان متقاطع - هوا به صورت عمودی حرکت می کند در حالی که مواد به صورت افقی حرکت می کنند - چیزی است که باعث می شود خنک کننده رنده بسیار کارآمدتر از طرح های چرخشی یا تک سیلندر قدیمی تر باشد، جایی که مواد و هوا مسیر جریان یکسانی دارند و تبادل حرارت نسبتاً ضعیف است.
همانطور که کلینکر طول کولر را طی می کند، از سه ناحیه عملکردی متمایز عبور می کند و درک اینکه هر منطقه چه کاری انجام می دهد، بیشتر عیب یابی کولر را بعدا توضیح می دهد.
| منطقه | سهم هوای خنک کننده کل | عملکرد اولیه |
|---|---|---|
| دمای بالا (ورودی) | ~ 31٪ | کلینکر را خاموش کنید، هوای ثانویه و سوم تولید کنید |
| دمای متوسط به بالا | ~50% | منطقه اصلی بازیابی حرارت |
| دمای پایین (خروجی) | ~ 19٪ | خنک شدن نهایی قبل از تخلیه |
پس از عبور از بستر، هوای گرم شده به جریان های کاربردی تقسیم می شود: تقریباً 15٪ به عنوان هوای ثانویه در حدود 1050 درجه سانتیگراد به کوره باز می گردد ، تقریبا 22 درصد به عنوان هوای سوم به کلسینر می رود و باقیمانده به هوای اضافی تبدیل می شود که از طریق یک ESP (رسوب کننده الکترواستاتیک) یا فیلتر کیسه ای قبل از تخلیه یا تغذیه دیگ بازیابی گرمای زباله فیلتر می شود.
همه کولرهای رنده ای عملکرد یکسانی ندارند و تولید بزرگترین پیش بینی کننده کارایی است. تأمین‌کنندگان تجهیزات سیمان معمولاً فناوری خنک‌کننده رنده‌ای را به نسل‌های متمایز طبقه‌بندی می‌کنند که هر کدام نقاط ضعف توزیع جریان هوا را در نسل قبلی حل می‌کنند.
| نسل | ویژگی طراحی | افت معمولی کولر |
|---|---|---|
| نسل 1 | رنده معمولی، توزیع هوای کنترل نشده | 160-130 کیلو کالری بر کیلوگرم |
| نسل 2 | پرتو هوا / گریت جریان کنترل شده (CFG) | 125-100 کیلو کالری بر کیلوگرم |
| نسل 3 | رنده ثابت / نوار متقاطع SF | 80-85 کیلو کالری بر کیلوگرم |
| نسل 4 | میله متقاطع با گردش هوای گرم | ~ 74٪ بهبودی، بیش از 70٪ بهبودی |
جهش بین نسل ها زیبایی نیست. تبدیل یک خنک کننده معمولی به فناوری پرتو هوای مدرن به تنهایی معمولاً این کار را انجام می دهد 30-85 کیلوکالری بر کیلوگرم کلینکر در صرفه جویی در گرما در کنار کاهش گردش گرد و غبار و مصرف کمتر هوای خنک کننده. خنک‌کننده‌های میله‌ای متقاطع نسل چهارم با چرخش هوای گرم، راندمان بازیابی فشاری گذشته است 70% با هدایت تخلیه خنک کننده داغ به داخل بستر به جای تخلیه آن، به همین دلیل است که گیاهانی که از رنده های معمولی دهه 1990 استفاده می کنند تقریباً همیشه پتانسیل مقاوم سازی روی میز را دارند.
راندمان بازیابی - کسری از گرمای محسوس کلینکر که به عنوان هوای ثانویه و ثالث به سیستم کوره بازگردانده می شود - KPI واحدی است که برای عملکرد اقتصادی کولر رنده ای اهمیت دارد. محدوده منتشر شده گسترده است زیرا مرزهای اندازه گیری بین مطالعات متفاوت است، اما الگوی زیر به طور مداوم در منابع مستقل وجود دارد.
یک مطالعه میدانی در کارخانه سیمان 5000 تن در روز نشان داد که تعادل حرارتی تقریباً به شرح زیر تقسیم می شود: هوای ثانویه و ثالث 50 درصد از کل گرما را می برد هوای خروجی تخلیه شده حدود 40 درصد، گرمای محسوس کلینکر تخلیه شده حدود 9 درصد است و تلفات تشعشع/سطح کمتر از 1 درصد است. این سهم 40 درصدی در هوای خروجی دقیقاً به همین دلیل است که سیستم‌های بازیابی گرمای اتلاف (WHR) به سرمایه‌گذاری استاندارد تبدیل شده‌اند - یک مورد مستند نشان داد که یک خط 400 تن در ساعت می‌تواند تقریباً 30.8 مگاوات توان قابل بازیافت را تنها از اگزوز خنک‌تر استفاده کند.
ترجمه اقتصادی مستقیم است و ارزش درونی کردن دارد: هر درصد از راندمان بازیابی به دست آمده تقریباً 4-6 کیلو کالری بر کیلوگرم کلینکر در صرفه جویی در سوخت ارزش دارد. . در مقیاس تولید معمولی، این واحد درصد معمولاً معادل صدها هزار دلار هزینه سوخت سالانه است - یک مورد مستند از یک کارخانه که شکاف تعمیر و نگهداری را بسته است. 4 درصد بازده به ارزش بیش از 680000 دلار در سال در ارزش سوخت
کمیت هوای خنک کننده دومین اهرمی است که هم بر صرفه جویی در مصرف سوخت و هم هزینه برق فن حاکم است و این دو در یک جهت حرکت می کنند: هوای کمتر به ازای هر کیلوگرم کلینکر که از طریق توزیع بهتر به جای گاز دادن به فن ها به دست می آید، هر دو عدد را با هم بهبود می بخشد.
| پارامتر | کولر قدیمی | کولر مدرن |
|---|---|---|
| هوای خنک کننده خاص | 2.5-3.1 کیلوگرم هوا / کیلوگرم کلینکر | کلینکر 1.5-2.0 std m³/kg |
| مصرف برق فن | کلینکر 6-7 کیلووات ساعت در تن | کلینکر ~4 کیلووات ساعت در تن |
| دمای تخلیه کلینکر | بالاتر از هدف | محیط 65 درجه سانتیگراد (مقدار تضمینی) |
کاهش مصرف کل هوا از 2.0 m³/kg به 1.7 m³/kg کلینکر به تنهایی باعث صرفه جویی تقریباً می شود. 2 کیلووات ساعت در هر تن در سراسر فرآیند تولید، و هر 1 کیلووات ساعت بر تن قدرت فن تقریباً با هزینه معادل 7 کیلو کالری / کیلوگرم کلینکر سوخت مطابقت دارد - به این معنی که برق فن و سوخت کوره دو طرف معادله کارایی یکسان هستند، نه موارد جداگانه. همچنین به همین دلیل است که افزایش سرعت فن برای کاهش دمای کلینکر صرفه‌جویی نادرستی است: فشار دادن هوای اضافی فراتر از نیاز بستر، دمای گاز خروجی و بار جمع‌کننده گرد و غبار را بدون افزایش معنی‌دار دمای هوای ثانویه یا سوم به داخل کوره افزایش می‌دهد.
عملکرد کولر رنده به ندرت یکباره خراب می شود - به تدریج از طریق مجموعه کوچکی از مشکلات مکانیکی و فرآیندی تکرار شونده که اپراتورهای با تجربه به طور خاص مراقب آن هستند، از بین می رود.
«رود سرخ» جریان باریکی از کلینکر را توصیف می‌کند که به‌طور قابل‌توجهی بسیار طولانی‌تر از بستر اطراف آن داغ باقی می‌ماند، و گاهی اوقات آنقدر زنده می‌ماند تا به سنگ شکن کلینکر برسد. این اتفاق می افتد زیرا ذرات ریز کلینکر مقاومت بسیار کمتری نسبت به ذرات درشت در برابر جریان هوا ارائه می دهند - در یک مثال مستند، تفاوت اندازه ذرات 2 میلی متر در مقابل 5 میلی متر فقط به معنای 17 درصد هوای خنک کننده از قسمت ریز عبور می کند ، آن را از هوای خاموش گرسنگی می دهد در حالی که قسمت درشت آن بقیه را دریافت می کند. کوره‌هایی که کلینکر غبارآلود و ریز تولید می‌کنند، رودخانه قرمز را بدون طراحی صفحه رنده‌ای با جریان کنترل‌شده که به طور خاص برای یکنواخت کردن این مقاومت مهندسی شده است، تقریباً اجتناب‌ناپذیر می‌کنند.
پوشیدن در طول سردتر یکنواخت نیست. منطقه داغ، در معرض دمای بیش از 1000 درجه سانتیگراد و ساینده ترین تماس کلینکر، فرسوده می شود. 3-4 برابر سریعتر نسبت به منطقه سرد - به این معنی که یک بازه بازرسی یکپارچه در کل کولر به طور همزمان بیش از حد سرد را حفظ می کند و انتهای گرم را کمتر حفظ می کند. سایش ناهموار، بدون ردیابی، شکاف‌هایی را باز می‌کند که اجازه می‌دهد هوای خنک‌کننده به طور ناهموار بستر را دور بزند و بازیابی گرما را کاهش دهد. 3-5 درصد بدون ایجاد هیچ هشداری، و سایش صفحه معمولی بیش از a پیشرفت می کند 4000-8000 ساعت کار پنجره ای که با نظارت بر شرایط کاملاً قابل پیش بینی است.
درزگیرهای خراب در اتصالات محفظه و نفوذهای پوشش باعث ایجاد هوای کاذب کنترل نشده - معمولاً 800 تا 2400 نیوتن متر مکعب در ساعت - که تعادل اکسیژن در سیستم کوره را مختل می کند و مصرف حرارت ویژه را تقریباً افزایش می دهد. کلینکر 6-14 کیلو کالری بر کیلوگرم . صفحات رنده سوراخ دار یا ترک خورده یک حالت خرابی مرتبط اما شدیدتر ایجاد می کنند: کلینکر داغ از طریق کانال های هوای زیر رنده سقوط می کند، به کانال آسیب می زند و خطر آتش سوزی واقعی را در ساختار پایینی ایجاد می کند، با هر رویداد سقوط از طریق، مدت زمان قطع را بسیار فراتر از یک تعویض صفحه برنامه ریزی شده عادی افزایش می دهد.
عمق بستر تنها مهم ترین متغیر برای خنک سازی مداوم در عرض کامل رنده است و محدوده هدف عموماً 400-600 میلی متر . توزیع نابرابر - اغلب از یک پخش کننده ورودی یا میله شکن که نگهداری ضعیفی دارد - کانال های داغ در یک طرف و مناطق مرده بیش از حد خنک شده از طرف دیگر ایجاد می کند و کیفیت کلینکر و یکنواختی خنک کننده را به طور همزمان کاهش می دهد.
بیشتر شکاف راندمان بین یک کولر متوسط و یک خنک‌کننده در کلاس بهترین به جای یک پروژه سرمایه بزرگ، ناشی از تعداد انگشت شماری اقدامات تکراری و ملموس است.
اکثر کارخانه هایی که برنامه تعمیر و نگهداری را بدون ردیابی بر اساس شرایط خاص منطقه اجرا می کنند، در حال خروج هستند 3-10 درصد بازده قابل بازیافت بر اساس ارزیابی‌های مستقل متعدد روی میز - به این معنی که پروژه با بالاترین بازدهی که در حال حاضر برای بسیاری از عملیات سیمانی در دسترس است، یک خنک‌کننده جدید نیست، بلکه ردیابی منظم و جایگزینی به‌موقع خنک‌کننده‌ای است که قبلاً نصب شده است.
تولید کنندگان تجهیزات احتراق و حرارتی با کارایی بالا OEM/ODM
