تجهیزات مورد نیاز صنعت سیمان

تنها تعداد انگشت شماری از صنایع وجود دارند که مشابه صنعت سیمانی و مصالح ساختمانی، به تجهیزات ابزار دقیق برای نظارت بر فشار و دما نیاز داشته باشند. سیمان بعد از آب دومین ماده پر مصرف روی زمین است. تولید کنندگان سیمان در سال 2020 بالغ بر 5.17 میلیارد تن سیمان تولید کرد و انتظار می‌رود این بازار از سال 2021 تا 2026 هر سال 3.3 درصد رشد کند. یعنی 6.08 میلیارد تن سیمان تا سال 2026 باید تولید شود.

بطور خلاصه، فرآیند تولید سیمان با استخراج سنگ آهک و خاک رس از معدن آغاز می شود. سپس مواد به یک سنگ شکن منتقل می شود که در آن اندازه ذرات کاهش می یابد و با مواد دیگر مخلوط می شود. پس از این، مواد خام به آسیاب غلتکی و خط کوره منتقل می شود و در آنجا با افزودن مواد افزودنی خالص گران قیمت با مواد فعلی ترکیب می شود و سپس خشک می شود، آسیاب می شود و در کلینکر گرما می‌بیند. این مرحله برای کیفیت نهایی سیمان اساسی است و اختلاط دقیق الزامی است. در نهایت، کلینکر خنک می شود، ترکیب عنصری بوسیله دستگاههای آزمایشگاهی تعیین و برای ذخیره سازی یا حمل و نقل به ذرات ریز آسیاب داده می‌شود.

چالش و دغدغه اصلی در تولید سیمان عبارت است از، حفظ ترکیب مواد خام و ثابت نگه داشتن کیفیت محصول نهایی است. غلبه بر این موضوع فقط با تجزیه و تحلیل محصول و اصلاح فرآیند تولید با تجهیزات دقیق و بروز امکان پذیر است.

در این صنعت سیمان و مصالح ساختمانی، هر نوع مخزن و سیلویی یافت میشود: از مخازنی با شرایط جهنمی گرفته تا سیلوهای بسیار مرتفع و نیز مخازن دارای مواد کلوخه ای که میتوانند در مدت زمانی بسیار کوتاه، هر تجهیزی را نابود کنند. با توجه به موارد گفته شده، تخصص، مشاوره و دقت در خرید، حرف اول را در زمینه تجهیزات ابزار دقیق این صنعت می‌زند. از همین رو، در این مطلب به مهمترین انواع مخازن در صنایع سیمان پرداخته و مناسب ترین تجهیز برای آن ها را پیشنهاد خواهیم نمود. مثل همیشه، در ادامه این مطلب با آداک فرآیند سپهر همراه باشید!

مراحل تولید سیمان

آسیاب و سنگ شکنی مواد خام

در مراحل اولیه تولید سیمان، ابتدا بایستی سنگ های استخراج شده بزرگ را به سنگریزه تبدیل کنند تا بتوان تغییرات شیمیایی و فیزیکی بعدی را روی مواد اعمال نمود. این کار را سنگ شکن ها بر عهده دارند. انواع سنگ شکن مخروطی، سنگ شکن فکی و آسیاب عمودی، غلطکی مناسب صنایع سیمانی هستند.

برای اینکه کراشرها بتوانند کار خود را به خوبی انجام دهند، سطح مواد درون آن ها نباید از مقادیر خاصی کمتر و یا بیشتر باشد. از همین رو، نظارت بر سطح مواد و نیز اینکه آیا مواد با سرعت مناسبی به سنگ شکن وارد و خارج میشوند یا خیر، اهمیت بسیار زیادی دارد.

بهترین راه حل برای نظارت بر سطح و جریان مواد در سنگ شکن ها، استفاده همزمان از یک لول سوئیچ ماکروویو برای اطمینان از برقرار بودن جریان مواد و یک سطح سنج راداری نسبتا سبک برای تشخیص پیوسته سطح است. برای این منظور، دو تجهیز وگامیپ VEGAMIPR61 و وگاپالس VEGAPULS67 بهترین انتخاب ممکن هستند.

از دو تجهیز ذکر شده، در صنعت سیمان ایران نیز به کرات استفاده شده است. این ابزارها با روش اندازه گیری غیرتماسی، هم طول عمر بسیار بالایی دارند و هم کیفیت نظارتی به شدت مناسبی را فراهم میکنند.

یکی از مواردی که در صنعت سیمان حتما باید بر آن نظارت شود، وجود و یا عدم وجود جریان مواد در تسمه نقاله است. ممکن است ایجاد یک ایراد یا وقفه در ابتدای خط تولید، باعث شود که مواد نتوانند به روی تسمه نقاله ریخته شوند و در نتیجه، فرآیند تولید عملا مختل شود. اما بهترین تجهیز برای نظارت بر جریان جامدات در تسمه نقاله های صنعت سیمان چیست؟

همانطور که قبلا گفته شد، برای این منظور میتوانید از فرستنده و گیرنده های مایکروویو استفاده نمایید. یکی از بهترین مدل های این گیرنده ها، مدل VEGAMIP R61 و T61 است که توسط شرکت بنام، مطرح و آلمانی وگا طراحی شده است. در کنار قیمت بسیار مناسب و طول عمر بالا، این تجهیز کیفیت نظارت فوق العاده بالا در این زمینه را تضمین میکند.

پس از اینکه سنگ های بزرگ در سنگ شکن ها به پودر و سنگریزه تبدیل شدند، با استفاده از کانویر بلت یا همان تسمه نقاله، به بیرون منتقل شده و در فضای باز تلنبار میشوند تا فرآیندهای بعدی روی آن ها انجام شود. در این مرحله، این مواد باید تا ارتفاع خاصی تلنبار شوند؛ وگرنه با مشکلات متعددی روبرو خواهیم بود.از دو تجهیز ذکر شده، در صنعت سیمان ایران نیز به کرات استفاده شده است. این ابزارها با روش اندازه گیری غیرتماسی، هم طول عمر بسیار بالایی دارند و هم کیفیت نظارتی به شدت مناسبی را فراهم میکنند.

لول ترانسمیتر راداری وگاپالس 67 و نیز لول سوئیچ ماکروویو وگامیپ R61، در این زمینه نیز بهترین انتخاب ممکن هستند. VEGAPULS 67 یک لول ترانسمیتر راداری نسبتا اقتصادی است که برای نظارت بر سطح این تلنبارها استفاده میشود؛ در حالی که از وگامیپ R61 برای کسب اطمینان از برقرار بودن جریان مواد استفاده می‌شود. 

رسوب دهنده الکترواستاتیک

از رسوب دهنده الکترواستاتیک برای حذف ذرات مضر در گاز استفاده می‌شود. این دستگاه ذرات ریز مانند گرد و غبار و دود را با استفاده از نیروی بار الکترواستاتیکی القایی به حداقل می رساند یا کلا از جریان گاز خارج می کند.

از آنجایی که رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیک کمتر با افت فشار دچار مشکل می‌شوند و قابل گسترش هستند، به طور گسترده در دیگ‌های بخار بزرگ و کارخانه‌های سیمان استفاده می‌شوند. آنها می توانند گازهای بالاتر از 350 درجه سانتیگراد و گازهای بسیار مرطوب را تصفیه کنند. این فیلتر به عنوان فیلتر نهایی عمل می کند که می تواند ذرات حدود 0.05 میکرومتر را حذف کند.

پیش گرم

کنجاله خام قبل از وارد شدن به کوره دوار باید از قبل گرم شود. این مواد خام به مبدل های حرارتی پیش گرمکن که به صورت عمودی تراز شده اند وارد می شود.

هنگامی که از تاسیسات پیش گرمکن عبور می کند، با گاز خروجی از کوره دوار تا دمای 800 تا 900 درجه سانتی گراد گرم می شود. در این فرآیند واکنش شیمیایی در مواد خام رخ می‌دهد و کارایی کلسیناسیون را بهبود می‌بخشد.

ورود به دیگ بخار

دیگ بخار یک فضای بسته است که در آن سیال(عمدتا آب) گرم یا تبخیر می‌شود تا بخار و آب گرم را به تجهیزات یا تأسیسات دیگر برساند. از آتش، گاز یا الکتریسیته با دمای بالا به عنوان منبع حرارتی دیگ‌ها استفاده می‌شود.
دیگ آب لوله ای از دو عدد درام که در بالا و پایین قرار گرفته اند، توسط تعدادی لوله آب به یکدیگر متصل می شوند که آب از طریق آنها به گردش در می آید. لوله ها توسط گاز گرم شده تا برای تولید بخار آماده شود.

دودکش و اینجکتور فن

اینجکتور فن با مکش گازهای سوخته شده درون کوره و انتقال آن به دودکش موجب تسریع در فرایند سوخت و ساز کوره می‌شود.

سپس از دودکش خارج می شود تا در جو رقیق شود. ارتفاع دودکش باید پس از در نظر گرفتن تأثیر آب و هوا، جغرافیا و ساخت و ساز مجاور و گسترش مواد تعیین شود. در این راستا تجهیزات پایش آلودگی هوا ضروری است.

کوره دوار

برای تبدیل سنگ آهک به آهک زنده، از کوره های پخت آهک استفاده میشود که دمای این کوره ها به بیش از 800 درجه میرسد. در اینکه اندازه گیری سطح در این کوره ها تا چه اندازه ضروری است، هیچ شکی نیست. اما چه تجهیزی میتواند دمایی تا این حد بالا را تحمل نماید؟

کوره دوار یک لوله فلزی بزرگ با روکش آجری به عرض 3 الی 5 متر و طول 30 الی 60 متر و در هر دقیقه 3 الی 5 دور می‌چرخد ​​و مواد خام از مناطق با گرمای کمتر به طرف کوره و به سمت شعله جریان می یابد.
کنجاله خام در حین چرخاندن تا دمای 1450 درجه سانتیگراد گرم می شود. برای تشکیل کلینکر سیمانی با هوای خنک سرد می شود و هوای گرم موجود در کولر برای صرفه جویی در مصرف سوخت و انرژی به پیش گرمکن بازگردانده می شود.

مناسب ترین راه حل برای اندازه گیری سطح مواد در مخازن پخت آهک (Lime kiln) رادار لول ترانسمیتر وگاپالس 68 است. این تجهیز فوق العاده با برد 75 متری، توانایی تحمل دمایی بسیار بالا، امکان انتخاب انواع آنتن مقاوم به دما و نیز دقت اندازه گیری بسیار مطلوبی دارد که دقیقا برای این نوع مخازن مناسب است.

آسیاب نهایی سیمان

مخازن خنک کننده کلینکر نقشی بسیار اساسی در فرآیند تولید سیمان و مشتقات آن دارند. در این مخازن، موادی با دمای بسیار بالا که معمولا به 1200 درجه سانتیگراد میرسد، تا دمای حدود 200 درجه خنک شده و برای مراحل بعدی آماده میشوند.

در این خنک کننده ها، بایستی به سطح دو ماده توجه اساسی گردد: اولی مقدار فشار در بخش خنک کننده و دومی سطح مواد در بخش داغ. سوال اینجاست: بهترین انتخاب به عنوان تجهیز اندازه گیری سطح برای هر یک از بخش ها چیست؟همانطور که گفته شد، وگاپالس 68 یک انتخاب بسیار مناسب و ایده آل برای محیط های بسیار جهنمی است. در مورد خنک کننده کلینکر نیز این تجهیز نه تنها عملکردی بسیار مطمئن دارد، بلکه به علت طراحی شدن برای چنین شرایطی، برای سالیان سال نیازی نخواهد بود که به تهیه تجهیز جدید فکر کنید!

برای اندازه گیری فشار در مخازن کلینکر، انتخاب بسیار مناسب ترانسمیتر فشار وگابار 82 است. این تجهیز با قابلیت تحمل فشار تا 100 بار و دمای 150 درجه، علاوه بر اقتصادی بودن، به دلیل ساخته شدن از آلیاژهای ناب آلمانی و تکنولوژی روز دنیا، بالاترین کیفیت نظارتی را تضمین خواهد نمود.

سیلوهای بزرگ ذخیره مواد اولیه

برای جلوگیری از توقف خط تولید در صورت ایجاد مشکل در زمینه تامین مواد اولیه، معمولا سیلوهای بزرگی با ارتفاع بیشتر از 20 متر در کارخانه های سیمان وجود دارد که کار ذخیره مواد خام را برعهده دارند. 

طبیعتا اهمیت نظارت بر سطح به منظور حصول اطمینان از عدم سرریز و نیز خالی نبودن سیلوهای ذخیره، بر هیچکسی پوشیده نیست. اما برای این منظور، چه نوع سنسورهای سطحی مناسب تر هستند؟

به دلیل اینکه معمولا ذخایر موجود در این سیلوها متشکل از کلوخه ها و توده های بزرگ هستند، بایستی از تجهیزاتی استفاده کنیم که یا به طور غیرتماسی سطح را اندازه گیری میکنند و یا از استحکام بسیار بالایی برخوردار هستند.

جالب است بدانید بسیاری از مدیران فنی حرفه ای، ترجیح میدهند در این مخازن برای کیفیت نظارتی بیشتر، از دو نوع سطح سنج استفاده کنند. 

نوع اول غالبا یک لول ترانسمیتر راداری است که قابلیت نظارت پیوسته بر سطح را فراهم میکند. نوع دوم نیز معمولا یک لول سوئیچ است که حتی در صورت خرابی و یا مشکل احتمالی برای لول ترانسمیتر، بتواند پر بودن مخزن را گزارش دهد.

بهترین تجهیزات اندازه گیری سطح برای این منظور، لول سوئیچ خازنی وگاکپ 65 و لول ترانسمیترهای راداری وگاپالس 67 و وگاپالس 69 هستند. وگاکپ 65، یک لول سوئیچ خازنی با پروب سیم بکسلی قدرتمند است که میتواند در مقابل محکم ترین ضربه ها و نیز سایش ایجاد شده توسط کلوخه ها به خوبی مقاومت کند. 

اما چه چیزی تعیین میکند که به عنوان یک سنسور سطح راداری، پالس 67 مناسب تر است یا 69؟ جواب بسیار ساده است: ارتفاع!

وگا پالس 67 تجهیزی کاملا اقتصادی است، اما برد آن در حدود 15 متر میباشد. در مقابل، وگاپالس 69 قیمت بیشتری دارد اما میتواند ارتفاع مواد را تا 120 متر با ضریب خطای تنها 2 میلیمتری اندازه گیری کند که آمار شگفت انگیزی محسوب میشود.

سیلوهای بافر و تولید

پس از طی کردن کراشر و نیز دریافت تایید کیفیت، سنگریزه ها و پودرها برای انجام عمیات بعدی به سیلوهای بافر و پیش تولید منتقل میشوند. این سیلوها نیز معمولا ارتفاعی بیش از 20 متر دارند و نظارت بر سطح در آن ها اهمیت بسیار زیادی برخوردار است تا اطمینان حاصل کنیم که امر تولید با مشکل مواجه نمیشود.

پرکننده بونکر سیمان

در نهایت، پس از تکمیل تولید، لازم است تا سیمان تولیدی را به بونکرهای سیمان منتقل کنیم تا به دست مصرف کننده برسد. از آنجایی که ممکن است بعدا موادی به مخزن بونکر اضافه شود و لازم است تا مخزن را تا حد خاصی پر کنیم، باز هم به یک سطح سنج کاملا مطمئن نیاز خواهیم داشت.

در صنعت ایران، معمولا از یک لول سنج لرزشی برای این منظور استفاده میشود. مناسب ترین لول سنج دیاپازونی در این زمینه، لول سوئیچ دیاپازونی وگاویو 61 است؛ ولی اخیرا ماجرا کمی پیچیده تر شده است!

اخیرا با ورود لول ترانسمیترهای راداری ارزان قیمت با تکنولوژی امواج 80 گیگاهرتزی به بازار، بسیاری از مدیران کارکشته ترجیح میدهند لول سوئیچ دیاپازونی را با این تجهیز نوین جایگزین کنند. اما دلیل این موضوع چیست؟

لول ترانسمیترهای راداری 80 گیگاهرتزی نه تنها قیمتی تقریبا مشابه همان لول سوئیچ دیاپازونی دارند، بلکه به علت اندازه گیری غیرتماسی طول عمر بیشتری را دارا هستند. از طرف دیگر، این تجهیزات با دقت و کیفیت بیشتری عمل تشخیص سطح را انجام میدهند. به همین دلیل، توصیه میکنیم برای این منظور تجهیزاتی نظیر وگاپالس های سری 20 و 30 را نیز در نظر داشته باشید!

سخن نهایی

تولید پایدار سیمان نیازمند یک رویکرد کاملاً یکپارچه است که کل کارخانه شما را در بر می‌گیرد. مشاوران فنی آداک فرایند سپهر به شما کمک خواهند کرد تا با چالش‌های تعیین‌کننده در بازار امروز، با افزایش کیفیت و قیمتی رقابتی محصولتان را تولید و بفروش برسانید.

سعی ما در این مطلب بر این بوده که مهمترین و پرکاربردترین مخازن در صنعت سیمان را به همراه سطح سنج ها و فشارسنج های به کار رفته در آن ها، توضیح دهیم. با این وجود، همانطور که میدانید، بحث انتخاب تجهیز موضوعی به شدت تخصصی و پیچیده است و معیارهای بسیاری در این زمینه بایستی در نظر گرفته شود.

اگر سوال و یا مشکلی در ارتباط با مطالب گفته شده در این مقاله دارید، حتما در بخش نظرات با ما در میان بگذارید. از اینکه در این مطلب از وبسایت آداک فرآیند سپهر با ما همراه بودید، سپاسگزاریم!

به خاطر داشته باشید آداک فرآیند سپهر به عنوان تخصصی ترین مرکز تامین تجهیزات ابزار دقیق در ایران، همواره در کنار شماست. برای دریافت مشاوره رایگان، انتخاب و خرید تجهیز، یک پیام و یا تماس کافیست تا شما نیز به جمع مدیران حرفه ای بپیوندید که به ما اعتماد کرده‌اند.