فرن الأسمنت في الصين

أنواع أفران الأسمنت في الصين

يُعَدّ فرن الأسمنت نوعًا من الأفران التي تُستخدم لتسخين المواد بهدف إحداث تغيير كيميائي. وهو عنصر بالغ الأهمية في إنتاج الأسمنت، كما أنه أغلى جزء من مصنع الأسمنت. في صناعة الأسمنت، يُشار إلى الأفران التي تُنتج الكلنكر غالبًا باسم "الفرن". تُصمم أفران الأسمنت بشكل مثالي لتحمل درجات الحرارة العالية جدًا الناتجة عن حرق الوقود مثل فحم الكوك البترولي والفحم والمياه العادمة والغاز الطبيعي. وخلال العقدين الماضيين، تطورت أفران الأسمنت الحديثة لِتُدمج أيضًا أنواعًا بديلة من الوقود مثل الزيت المُستخرج من الصرف الصحي الصناعي والتجاري، والكتلة الحيوية، والنفايات من صناعة معالجة مياه الصرف الصحي، والنفايات البلدية الصلبة.

بشكل عام، توجد ثلاثة أنواع رئيسية من أفران الأسمنت في الصين:

• فرن الأسمنت ذو العملية الرطبة

  يُعَدّ فرن الأسمنت ذو العملية الرطبة طريقة لإنتاج أسمنت سيليكات الكالسيوم. في أوائل عام 2000، شكلت عملية الأسمنت الرطبة حوالي 10% من الإنتاج في الولايات المتحدة. يرجع ذلك بشكل أساسي إلى اعتباره أكثر استهلاكًا للطاقة من العملية الجافة. في نظام فرن رطب، يُضاف الماء إلى وجبة الخام لتشكيل شُلْبة. تُسخن الشُلْبة بعد ذلك وتُجفف في الفرن لإنتاج الكلنكر، الذي يُطحن بعد ذلك لصنع الأسمنت.

• فرن الأسمنت ذو العملية الرطبة والجافة

  يُشار إلى هذا النوع من عمليات الفرن أيضًا باسم أفران الأسمنت شبه الجافة أو شبه الرطبة. كان الإنتاج أكثر شيوعًا في أواخر التسعينيات وأوائل عام 2000. في فرن الأسمنت ذو العملية الرطبة والجافة، يُضاف الماء إلى الخليط لتشكيل عجينة تُسمى الوحل. يُسخن هذا الوحل بعد ذلك ويُجفف في الفرن لتشكيل الكلنكر. يُطحن الكلنكر بعد ذلك لصنع الأسمنت. تُستخدم طريقة شبه جافة كمية أقل بكثير من الماء مقارنة بالعملية الرطبة، مما يجعلها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

• فرن الأسمنت ذو العملية الجافة

  يُعَدّ فرن الأسمنت ذو العملية الجافة طريقة لإنتاج الأسمنت دون استخدام الماء. وهي الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة في عملية إنتاج الأسمنت الحديثة. في فرن الأسمنت ذو العملية الجافة، تُسحق المواد الخام وتُمزج لتشكيل مسحوق جاف يُسمى وجبة الخام. تُغذى وجبة الخام بعد ذلك إلى الفرن، حيث تُسخن عند درجات حرارة عالية جدًا لتشكيل الكلنكر. يُطحن الكلنكر بعد ذلك مع الجبس وإضافات أخرى لإنتاج الأسمنت. يُستخدم فرن الأسمنت ذو العملية الجافة كمية أقل بكثير من الطاقة ويُطلق انبعاثات غازات دفيئة أقل في الغلاف الجوي.

مواصفات وصيانة أفران الأسمنت في الصين

تعتمد مواصفات فرن الدوران للأسمنت على النماذج التي توفرها الشركات المصنعة. تتأثر التفاصيل أيضًا بالسعة المطلوبة لإنتاج كمية معينة من الأسمنت.

• العرض والقطر: تتراوح الأبعاد من 0.8 متر إلى 7 أمتار للنماذج الأجنبية، بينما أطولها يبلغ 230 مترًا. يتراوح القطر والعرض بين 2 و 6.1 متر ويمكن أن يصل طوله إلى 70 مترًا للسعة الكبيرة.
• نظام الدعم والتحمل للقوس: يمكن لقوس دعم بزاوية 110 درجة حمل الأسطوانة. تحتوي كلتا نهايتي فرن الدوران للأسمنت على مجموعات تحمل تدعم المحور رأسيًا. يمكن أن يكون الفرن في شكل غير مدعوم، حيث يكون التحمل الوحيد في أحد الطرفين، أو يمكن أن يكون له عدة تحاملات على طول طوله.
• محرك الدوران والدفع: يدعم محمل الدفع حركة دوران الأسطوانة عند توسعها للمساعدة في تحركها بسهولة والبقاء في مكانها. تشمل محركات الفرن: محركات السلسلة، وسلاسل الدفع، والمحركات الكهربائية، ومحركات التروس وغيرها، التي تُساعدها على الدوران قليلاً أثناء دورانها والبقاء في مكانها.
• درجة الحرارة: تصل درجة حرارة داخل فرن الدوران إلى 1600 درجة مئوية (2912 درجة فهرنهايت) لحرق وتجفيف مادة التغذية. تُساعد درجة الحرارة أيضًا على تفكيك الحجر الجيري كيميائيًا لإنتاج الجير.

بشكل عام، تتراوح سعة أفران الدوران للأسمنت بين 50-100 طن/ساعة للجير النشط و 150-2500 طن/يوم للأسمنت.

تُعَدّ خطوات الصيانة الأساسية التي يحتاجها فرن الدوران للأسمنت هي الفحوص الدورية والإصلاحات. وتشمل ما يلي:

• الفحوص الدورية: يجب على فنيي مصنع الأسمنت فحص النظام بأكمله باستمرار. يجب عليهم فحص المحامل، وأختام الهواء، ودوارات الدعم، وحلقة التروس، ونظام التشحيم، والمكونات الأخرى. يجب عليهم مراقبة علامات التآكل والتلف. يجب عليهم اكتشاف الضوضاء غير العادية أو الاهتزازات أو ارتفاع درجة الحرارة.
• استبدال وإصلاح الأجزاء: استبدل أختام الهواء والمكونات الأخرى بمجرد ظهور علامات التلف. قم بإصلاح محامل بكرات دعم الفرن بعد الفحص. يمكن أن تبلغ حركتها حوالي 0.03 إلى 1 مم، ويمكن أن يؤدي التآكل الخفيف إلى إرخائها أو شدها. لذلك، يجب ضبطها إلى مستويات الفراغ الصحيحة بمجرد تآكل المحامل. تحتوي حلقات التروس على أسنان تتآكل بسبب الاحتكاك مع محركات التروس. إذا أظهرت الأسنان أي تآكل أو تلف، فيجب إصلاحها أو استبدالها دون تأخير.
• التشحيم: قم بتشحيم الأجزاء المتحركة من فرن الدوران للأسمنت بانتظام وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة. تأكد من استخدام نوع التشحيم الصحيح للحفاظ على عمل الأجزاء المتحركة بسلاسة.
• التحكم في درجة الحرارة: راقب درجة حرارة تشغيل الفرن. يجب ألا تكون درجة حرارة منطقة التغذية مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا لأن الحجر الجيري يتطلب تسخينًا محددًا لِتَفَكّك بشكل صحيح. إذا تذبذبت درجة الحرارة بشكل كبير، فقد تؤدي إلى تلف الفرن أو تقليل جودة منتج الأسمنت.
• التنظيف: يجب تنظيف محمل الدفع العكسي، ومحمل الدفع للأسمنت، وغيرهما بشكل دوري لمنع تراكم الغبار. مع مرور الوقت، يمكن أن تتراكم الأوساخ على الأجزاء المتحركة الأخرى من فرن الدوران للأسمنت، مما يؤثر على أدائه.
• التدريب: يجب تدريب مشغلي مصنع الأسمنت بانتظام على متطلبات الصيانة وجداول الفحص. سيفهم الموظفون كيفية إجراء الإصلاحات والاستبدالات وأنشطة الصيانة الأخرى إذا تم تدريبهم بشكل صحيح على أنواع أفران الأسمنت وميزاتها.

السيناريوهات

يُستخدم فرن الأسمنت في العديد من سيناريوهات الاستخدام في صناعة تصنيع الأسمنت والصناعات ذات الصلة. فيما يلي بعض سيناريوهات الاستخدام هذه لفرن الأسمنت.

• إنتاج الأسمنت

  تُستخدم أفران الأسمنت غالبًا في صناعة البناء لإنتاج الأسمنت. تتمتع صناعة البناء بالعديد من التطبيقات للأسمنت الذي تُنتجه أفران الأسمنت. يرجع ذلك إلى أن الأسمنت يُعَدّ مادة ربط أساسية لمشاريع البناء.

• إعادة تدوير المواد

  يمكن استخدام أفران الأسمنت لإعادة تدوير مواد مثل البلاستيك والمطاط والزجاج. يُمكن القيام بذلك إذا تم تحضير هذه المواد بشكل صحيح قبل إدخالها إلى فرن الأسمنت. تتمتع هذه المواد عادةً بنقطة انصهار عالية جدًا. يمكن أن تُعَدّ أفران الأسمنت وسيلة لإعادة تدوير هذه المواد وتقليل التلوث البيئي الناتج عنها.

• إنتاج الجير

  يُعَدّ إنتاج الجير أحد أكثر استخدامات أفران الأسمنت شيوعًا. يرجع ذلك إلى تصميم العديد من أفران الأسمنت لإنتاج الجير أيضًا. نظرًا لذلك، يمكن استخدام فرن الأسمنت لإنتاج الجير الحي والجير المائي. يُعدّ هذان النوعان من الجير مفيدين في الصناعة الكيميائية ومرافق معالجة المياه ومشاريع البناء، على سبيل المثال لا الحصر.

• المعالجة الحرارية

  توفر أفران الأسمنت معالجة حرارية للمواد النفايات. يتم ذلك بشكل أساسي لتقليل حجم هذه المواد ولِتثبيتها أيضًا. تُستخدم بعض الصناعات هذه الفائدة من فرن الأسمنت. على سبيل المثال، تُستخدم مرافق معالجة مياه الصرف الصحي والمرافق البلدية عادةً فرن الأسمنت لِفائدته في المعالجة الحرارية.

• إنتاج سيليكات الكالسيوم النشط

  تُستخدم أفران الأسمنت غالبًا لإنتاج سيليكات الكالسيوم النشط، المعروف أيضًا باسم الخبث. يتم ذلك عادةً عن طريق إدخال خبث مُجَزّأ في فرن الأسمنت ثم تعريضه للحرق عند درجة حرارة عالية جدًا. تُعَدّ سيليكات الكالسيوم النشط مادة رئيسية في إنتاج الأسمنت وتُساهم أيضًا في متانة مشاريع البناء.

كيفية اختيار أفران الأسمنت في الصين

عند اختيار فرن الأسمنت المناسب لمشروع إنتاج الأسمنت المحدد، يجب مراعاة العديد من العوامل لضمان اختيار المعدات الأنسب للمهمة المطلوبة.

• سعة الإنتاج والمقياس:

  تتمثل الخطوة الأولى في اختيار فرن الأسمنت في فهم حجم مشروع إنتاج الأسمنت الذي ستلعب المعدات دورًا فيه. من المهم مطابقة سعة فرن الأسمنت مع المتطلبات العامة لخط الإنتاج لضمان قدرته على تلبية احتياجات الإنتاج. إذا كان من المتوقع إنتاج كمية كبيرة من الأسمنت، فقد يكون فرن الدوران للأسمنت هو الأفضل نظرًا لسعته العالية.

• نوع الأسمنت والعملية:

  بمجرد تحديد حجم إنتاج الأسمنت، يجب تحويل الانتباه إلى نوع الأسمنت الذي سيتم إنتاجه بالإضافة إلى عمليات الإنتاج التي سيتم استخدامها. تلائم الأفران المختلفة أنواع الأسمنت وطرق الإنتاج المختلفة. على سبيل المثال، إذا كانت العملية تتضمن استخدام مسخن تعليق مسبق، فيجب اختيار فرن مسخن تعليق مسبق لضمان التوافق.

• توفر الوقود والكفاءة:

  يُعَدّ نوع الوقود الذي سيتم استخدامه لتشغيل فرن الأسمنت وتوفيره من الاعتبارات الهامة الأخرى. تعمل الأفران المختلفة على مصادر وقود مختلفة، لذلك من الضروري اختيار فرن يمكنه استخدام الوقود المخطط له للمشروع. على سبيل المثال، إذا تم استخدام فحم الكوك البترولي، فيجب اختيار فرن فحم الكوك البترولي المناسب. بالإضافة إلى ذلك، تُعَدّ كفاءة احتراق الوقود مهمة لتوفير التكاليف والاهتمامات البيئية، لذلك يجب إعطاء الأولوية للأفران ذات الكفاءة العالية.

• التشغيل والصيانة:

  خذ بعين الاعتبار سهولة تشغيل وصيانة فرن الأسمنت عند اختيار النماذج التي يتم اختيارها في النهاية. اختر المعدات التي يسهل العناية بها واستخدامها، مما يقلل من خطر الأعطال ويُبسط متطلبات الصيانة على المدى الطويل. يمكن أن يساعد اختيار التصميمات ذات الأتمتة القوية وإمكانية الوصول الجيدة للصيانة في تقليل نفقات العمالة وتبسيط الصيانة.

أسئلة وأجوبة

س: كم عدد المناطق الموجودة في فرن الأسمنت؟

ج: بشكل عام، توجد أربع مناطق رئيسية في فرن الأسمنت. المنطقة الأولى هي منطقة التجفيف، حيث تسود درجة حرارة الغرفة. في المنطقة الثانية، ترتفع درجة الحرارة إلى حوالي 1000 درجة مئوية. في منطقة التحلل، يتفكك كربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون. المنطقة النهائية هي منطقة الانصهار، حيث تتجاوز درجة الحرارة 1400 درجة مئوية. هذه هي المنطقة التي يتشكل فيها الكلنكر.

س: ما هو حجم فرن الأسمنت؟

ج: يمكن أن يبلغ عرض فرن الأسمنت أكثر من 4 أمتار ويتراوح طوله بين 40 و 200 متر.

س: ما هي درجة حرارة فرن الأسمنت؟

ج: تتراوح درجة حرارة فرن الأسمنت بين 800 و 1450 درجة مئوية حسب المنطقة.

س: كم يستهلك فرن الأسمنت من الوقود؟

ج: يستهلك فرن الأسمنت حوالي 30% من إجمالي الوقود المستخدم في مصنع الأسمنت. قد يختلف الاستهلاك حسب العديد من العوامل مثل تصميم المصنع، ونوع الأسمنت المنتج، وكفاءة الفرن، ونوع الوقود المستخدم.