علم و فناوری

دمپرهای هوای ثالثیه کوره های پلازیوس صنعت سیمان

در فرآیند تولید سیمان، بخشی از هوای احتراق با هدف پیشگرم و انجام فرآیند تکلیس (Calciner) از طریق هود کوره پخت (Kiln hood) جداسازی و وارد مسیر هوای ثالثیه می شود (‏ شکل ۱). دمپر هوای ثالثیه با تنظیم میزان هوای ورودی، فرآیند پخت سیمان را کنترل می­کند. از آنجا که هوای ثالثیه حاوی مقادیر قابل توجهی از ذرات کلینکر با سرعت  ۲۵ تا ۳۰ متر برثانیه است لذا دمپرهای هوای ثالثیه، در معرض سایش (Abrasion) و خوردگی ناشی از بخارات قلیایی موجود در جریان گاز (Alkaline vapors) قرار دارند. بر این اساس، توسعه‌ی دمپرهای مقاوم در برابر سایش و محیط قلیایی ضرروی می‌نماید. با توجه به دمای کاری بالا و در معرض سایش قرار گرفتن دمپر، عمر کاری این عضو در شرکت سیمان سبزوار، در حدود ۳ ماه می­باشد. با توجه به آنکه جایگزینی دمپر خراب با دمپر سالم نیازمند توقف کامل خط تولید و راه اندازی مجدد آن است و از سوی دیگر راه­اندازی مجدد سیستم سبب بروز تنش­های حرارتی بسیار زیاد در کل مجموعه می‌شود، در نتیجه حتی در صورت از کار افتادن دمپر، این قطعه تا اورهال بعدی تعویض نمی­شود. این مسأله منجر به کاهش ظرفیت تولید شده و ضرری ناشی از عدم النفع را به مجموعه سیمان سبزوار تحمیل می­نماید.
سابقه‌ی استفاده از دمپرهای هوای ثالثیه در شرکت سیمان سیمان نشان می‌دهد که سه نوع خرابی ممکن است برای دمپر هوای ثالثیه رخ دهد:
·         با ایجاد ترک در بدنه‌ی سیمانی، ذرات خورنده و داغ کلینکر به بخش‌های فولادی دمپر برسند و با از بین بردن سازه‌ی فولادی سبب ریزش بخش‌های بتنی شوند.
·         دمپر بتنی از میله‌های نگهدارنده‌ی بالایی جدا شده و به کف داکت هوای ثالثیه سقوط کند.
·         با ایجاد تغییر شکل در دمپر و اعوجاج آن دمپر در داخل شیار حرکتی خود گیر کند و امکان باز و بسته شدن آن از بین برود.
هدف از این پروژه بررسی تحلیلی عوامل ایجاد خرابی‌های فوق، بازطراحی و ارائه‌ی راهکارهای عملیاتی جهت افزایش عمر دمپر می‌باشد. به‌گونه‌ای که عمر این دمپرها حداقل به شش ماه افزایش یابد.
دمپر هوای ثالثیه از دو جزء اصلی یعنی بتن و فولاد نسوز تشکیل می‌شود. بتن به خوبی در مقابل سایش و خوردگی ناشی از ذرات داغ کلینکر مقاومت می‌کند، اما نمی‌تواند تنش‌های کششی ناشی از نیروی وزن خود را تحمل کند. بنابراین، بتن توسط یک سازه از جنس فولاد نسوز تقویت می شود. فولاد نسوز می‌تواند وزن ناشی از بتن را تحمل کند، اما در مقابل ذرات خورنده و داغ کلینکر به شدت ضعیف عمل می‌کند. بنابراین این دو ماده باید به‌گونه‌ای در کنار هم استفاده شوند که نقاط ضعف یکدیگر را پوشش دهند. به این معنا که بتن از فولاد در مقابل خوردگی و سایش محافظت می‌کند و فولاد نسوز وزن بتن را تحمل می‌کند.
در خصوص علل خرابی دمپر می­توان موارد زیر را ذکر نمود:
  • تشکیل ترک­های میکروسکوپی در بتن نسوز هنگام ساخت و نصب دمپر
  • جدایش (Delamination) بتن نسوز از سازه فلزی به دلیل شوک حرارتی و تفاوت خواص ترمومکانیکی
  • فرسایش (Erosion) سطح بتن نسوز به دلیل برخورد ذرات سخت سیمان
  • خرابی زود هنگام اتصالات دمپر به دلیل عدم نسوز کاری مناسب
یکی از فرصت‌های بسیار خوب در شناسایی عوامل بروز خرابی در دمپرهای هوای ثالثیه وجود نمونه‌های استفاده شده در داخل داکت هوای ثالثیه بود که بعد از چند ماه استفاده از وضعیت سالم نشان داده شده در شکل ۱ –الف به شکل ۱-ب تغییر وضعیت داده بود.
شکل ۱ -راست) دمپر سالم در ابتدای راه اندازی کوره، چپ) دمپر خراب شده پس از یک دوره راه اندازی کوره
بررسی‌های بیشتر نشان داد که ضریب انبساط حرارتی فولاد اگر چه در دمای محیط برابر با ضریب انبساط حرارتی بتن است، اما زمانی که دمای سازه به ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد افزایش می‌یابد، ضریب انبساط حرارتی فولاد ۳ برابر بیشتر از ضریب انبساط حرارتی بتن خواهد بود. این مساله در کنار افزایش دمای حدودا ۱۰۰۰ درجه‌ای سازه در زمان عملکرد سبب بروز تنش‌های کششی در بتن می‌شود و چون بتن در مقابل تنش کششی استحکامی ندارد دچار ترک می‌شود. ایجاد ترک در بتن و گسترش آن سبب می‌شود تا ذرات خورنده‌ی کلینگر خود را به فولاد نسوز برسانند و سبب از بین رفتن فولاد شوند.
با توجه به عملکرد دمپرهای مورد استفاده شرکت سیمان سبزوار و همچنین طرح های ارایه شده توسط شرکت های سازنده این نوع دمپرها، به نظر می رسد دمپر به عنوان یک ساختار کامپوزیتی مشتمل بر سازه فولادی به عنوان حمال و پر کننده بتی به عنوان مسدود کننده جریان می باشد. با این حال، ترکیب این جزء باید به گونه ای صورت پذیرد که منتهی به خرابی یکدیگر نشود. در نهایت یک راه حل سریع به منظور کاهش سطح تنش های ترموالاستیک به وجود آمده در دمپر موجود، باز طراحی سازه به گونه ای صورت می پذیرد که امکان تغییر شکل حرارتی اجزاء سازه به صورت مستقل و آزادانه فراهم باشد. در نهایت دو نوع دمپر با نام¬های “دمپر هوای ثالثیه آجری” و “دمپر هوای ثاثلیه با بلوک¬های بتنی” طراحی شد. همان طور که پیش از این اشاره شد، طراحی جدید باید مبتنی بر مفهوم استقلال در تغییر شکل اجزای سازنده دمپر باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر دانلود کنید.

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن