کوره های سیمان برای مرحله فرآوری حرارتی تولید سیمان پرتلند و سایر انواع سیمان هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند که در آن کربنات کلسیم با مواد معدنی حاوی سیلیس واکنش نشان می دهد و مخلوطی از سیلیکات های کلسیم را تولید می کند. بیش از یک میلیارد تن سیمان در سال ساخته می شود و کوره های سیمان قلب این فرآیند تولید هستند. در طراحی کوره سیمان ظرفیت آنها به طور معمول ظرفیت کارخانه سیمان را مشخص می شود. به عنوان مرحله اصلی مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای در تولید سیمان، بهبود راندمان کوره دغدغه اصلی فناوری تولید سیمان بوده است. انتشار گازهای گلخانه ای از کوره های سیمان منبع اصلی انتشار گازهای گلخانه ای است که حدود 2.5 درصد از انتشار کربن غیرطبیعی در سراسر جهان را تشکیل می دهد.

کوره های سیمان به طور عمده برای کلسینه کردن کلینکر سیمان به دو دسته تقسیم می شوند: کوره های سیمان تولید خشک و کوره های سیمان تولید مرطوب.

ساخت کوره سیمان

یکی از نمونه های کوره، ساخت کوره سیمان دوار است. این کوره در طراحی کوره سیمان شامل یک لوله فولادی بزرگ به وزن حدود 500 تن است که با آجرهای نسوز پوشانده شده است. این لوله یا کوره دوار دارای شیب 1 الی 4 درجه است که حول محور خود می چرخد. و این لوله روی یک سری پایه قرار می گیرد و شیب آن از سمت تغذیه به سمت تخلیه می باشد.

طراحی کوره سیمان

در فرآیند طراحی کوره سیمان، پس از اینکه طراح طرح نهایی از کوره را مهندسی کرد، از چندین برنامه کامپیوتری برای کمک به پیش‌بینی و مدل‌سازی نحوه کنش بهره می گیرد. طراح، تجزیه و تحلیل های ترکیبی را بررسی می کند و در صورتی که طرح دارای معیارهای مناسب نباشد، مطابق با آن تنظیم می شود. هنگامی که اندازه اولیه کوره مشخص شد، طراح قادر است درباره جزییات داخلی کوره فکر کند، مانند اینکه آیا نیاز به سد وجود دارد یا اینکه چه نوع نسوزی مورد نیاز است تا فرآیند به بهترین وجه مناسب باشد.

موارد مهم در ساخت و طراحی کوره سیمان

• زیگزاگ های مقاوم در برابر حرارت بسیار قابل اعتماد هستند.
• زیگن ها به راحتی قابل تعویض هستند.
• تعمیر و نگهداری بسیار کمی مورد نیاز است.
• آنها هم برای بازسازی و هم برای نصب جدید مناسب هستند.

اسکله یا قسمت پایه پشتیبانی

• لاستیک های شناور کوره روی سیستمی از لنت ها قرار می گیرند که برای توزیع یکنواخت نیرو روی پوسته کوره استفاده می شود.
• این پی ها بار را از پوسته کوره و بار داخل آن را به فونداسیون منتقل می کنند.
• آنها با ریخته گری تولید می شوند

بخش تخلیه

خروجی یک کوره سیمان در شرایط بسیار سختی کار می کند، جایی که در معرض دماهای بسیار بالا، حملات شیمیایی و سایش قرار می گیرد.

نحوه کار کوره سیمان

یک فرآیند معمولی تولید شامل سه مرحله است:

• آسیاب کردن مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس یا شیل برای ساخت یک مخلوط خام خوب.
• حرارت دادن خام مخلوط تا دمای پخت (تا 1450 درجه سانتیگراد) در کوره سیمان.
• آسیاب کلینکر به دست آمده برای ساخت سیمان.

در مرحله دوم، مخلوط خام وارد کوره می شود و به تدریج از طریق تماس با گازهای داغ حاصل از احتراق سوخت کوره گرم می شود. واکنش های شیمیایی متوالی با افزایش دمای مخلوط خام انجام می شود:

• 70 الی 110 درجه سانتیگراد - آب آزاد تبخیر می شود.
• 400 الی 600 درجه سانتیگراد - مواد معدنی رس مانند به اکسیدهای تشکیل دهنده خود تجزیه می شوند. به طور عمده SiO2 و Al2O3. دولومیت (CaMg(CO3)2) به کربنات کلسیم  (CaCO3)، MgO  و CO2 تجزیه می شود.
• 650 الی 900 درجه سانتیگراد - کربنات کلسیم با SiO2 واکنش می دهد و بلیت (Ca2SiO4) را تشکیل می دهد ( که در صنعت سیمان با نام C2S نیز شناخته می شود.)
• 900 الی 1050 درجه سانتیگراد - کربنات کلسیم باقیمانده به اکسید کلسیم (CaO) و CO2 تجزیه می شود.
• 1300 الی 1450 درجه سانتیگراد - ذوب جزیی (20-30٪) اتفاق می افتد و بلیت با اکسید کلسیم واکنش می دهد و آلیت (Ca3O·SiO4) را تشکیل می دهد ( که در صنعت سیمان با نام C3S نیز شناخته می شود.)

آلیت جزء مشخصه سیمان پرتلند است. به طور معمول، حداکثر دمای 1400-1450 درجه سانتیگراد برای تکمیل واکنش مورد نیاز است. ذوب جزیی باعث می شود که مواد به صورت توده ها یا گره هایی با قطر 1 الی10 میلی متر جمع شوند. این توده ها کلینکر نامیده می شود. کلینکر داغ بعد از آن در یک خنک کننده می افتد که بیشتر گرمای خود را بازیابی می کند و کلینکر را تا حدود 100 درجه سانتیگراد خنک می کند کو در آن دما قادر است به راحتی به انبار منتقل شود. سیستم کوره سیمان برای انجام این فرآیندها طراحی شده است.

تعمیر کوره سیمان

تعمیر کوره سیمان شامل آچارکشی، نظافت و روغن کاری قطعات، تعویض قطعات و... است.

اجزای کوره سیمان

• پوسته کوره

پوسته کوره از ورقه فولادی استوانه ای شکل  با ضخامت 15 الی 30 میلی متر ساخته می شود. طول این پوسته به طور معمول 230 متر و قطر آن 5 الی 6 متر در نظر گرفته می شود.

• پوشش نسوز

این پوشش از آجرها و بتن نسوز تشکیل می شود و عایقی ایجاد می کند که کوره را در برابر دمای بالا و خواص خورندگی و زنگ زدگی محافظت می کند. اگر دمای کوره زیر 250 درجه سانتیگراد باشد، ممکن است نیازی به تعبیه پوشش نسوز نباشد. در فرآین ساخت سیمان، با حفظ روکش مواد فرآوری شد روی سطح نسوز، عمر و دوام پوشش نسوز بیشتر می شود.

• لاستیک نگهدارنده و غلتک

لاستیک نگهدارنده که به آن حلقه های سواری نیز گفته می شود، به شکلی حلقوی روی سطح استوانه تراش می خورند و به صورت شل به پوسته کوره وصل می شوند. لاستیک نگهدارنده روی غلتک ها سوار می شود و چرخش تا حد امکان بدون اصطکاک را فراهم می سازند. کوره های بزرگ و طولانی دارای 8 غلتک و کوره های کوتاه دارای 2 غلتک هستند. کوره های سیمان مدرن با سرعت 4 الی 5 دور در دقیقه می چرخند. یاتاقان های غلتک وظیفه تحمل بار ساکن و زیاد را داراست و لازم است که از آن در برابر گرمای کوره و نفوذ گرد و غبار محافظت شود. لاستیک نگهدارن در کنار یا پایین غلتک ها قرار دارند و از لیز خوردن غلتک های پشتیبانی جلوگیری می کنند.

• چرخ دنده های محرک

کوره سیمان با استفاده از چرخ دنده های محرک چرخیده می شوند. چرخ دنده از طریق قطار دنده ای به موتوری الکتریکی متصل می شود. سرعت جریان مواد از داخل کوره متناسب با سرعت چرخش است و برای کنترل این سرعت، درایوی با سرعت متغیر مورد نیاز است.

• مبدل های حرارتی داخلی

تبادل گرما در کوره سیمان ممکن است توسط هدایت، همرفت و تابش، به ترتیب کارایی انجام شود. در فرآیندهای دمای پایین و در قسمت های ختک تر کوره های طولانی که فاقد پیش گرم کن هستند، برای کوره ها اغلب مبدل های حرارتی داخلی تعبیه می شود که تبادل حرارت بین گاز و خوراک را به جریان بیندازد.

و همچنین می توانید برای آشنایی با طراحی کوره، طراحی کوره آهک، طراحی کوره دوار و طراحی کوره دوار آهک به دیگر خدمات سایت پادیر ماندگار مراجعه نمایید.