أجهزة القياس وتحليل الغازات لصناعة الأسمنت

إنتاج الأسمنت عملية معقدة تتطلب الصرامة والدقة للحصول على منتجات ذات جودة ممتازة تتوافق مع المعايير البيئية. يساعد التحكم في عملية مصنع الأسمنت باستخدام أدوات موثوقة لقياس الضغط وقياس التدفق وقياس درجة الحرارة على زيادة الإنتاج مع إطالة عمر المنشآت. توفر أجهزة تحليل الغاز أيضًا تحكمًا أفضل في العملية أثناء مراقبة الانبعاثات الجوية.

تعريف صناعة الأسمنت والأسمنت

الأسمنت هو مادة رابطة هيدروليكية أساسية تُستخدم في البناء، وهي مصنوعة من الكلنكر المطحون. يتم الحصول على الكلنكر عن طريق حرق خليط من الحجر الجيري والطين في درجات حرارة عالية جداً. صناعة الأسمنت هي عملية معقدة تبدأ بطحن المواد الخام، يليها حرقها في فرن دوار عند درجات حرارة تصل إلى 1,450 درجة مئوية. وتحول هذه العملية الكيميائية الخليط إلى كلنكر يتم طحنه بعد ذلك بشكل ناعم لإنتاج الأسمنت. ويُستخدم الأسمنت لربط جزيئات الخرسانة والملاط معاً، ولا غنى عن الأسمنت في تشييد المباني والكباري والطرق وغيرها من البنى التحتية.

المرحلة 1: تحضير الدقيق الخام

كسارة الوجبة الخام والفاصل

تُستخدم طاحونة الدقيق الخام لطحن المواد الخام للأسمنت: الحجر الجيري والطين وحجر السيليكا وأكسيد الحديد والجبس والرمل. يتم قياس هذه المواد مسبقاً ثم يتم خلطها في الطاحونة. وتعد مرحلة الطحن أيضاً فرصة لإضافة خبث الأفران العالية من مصانع الصلب. كما يستخدم الرماد من محطات حرق النفايات أيضاً كمادة بديلة للأسمنت. ثم يتم تجفيف المواد الخام باستخدام الغازات الساخنة. يمكن فقط للمواد الدقيقة بما فيه الكفاية أن تمر عبر الفاصل ويتم نقلها إلى العملية التالية. ويُعرف المسحوق الناعم الذي يتم الحصول عليه باسم الطحين الخام.

مرشح كهروستاتيكي

يُستخدم المرشح الكهروستاتيكي لإزالة الجسيمات الضارة من الغاز. وهو يزيل الجسيمات الدقيقة، مثل الغبار والدخان من الغاز المتدفق، باستخدام قوة الشحنة الكهروستاتيكية المستحثة، دون منع تدفق الغاز عبر الوحدة. ونظرًا لأن المرشحات الكهروستاتيكية تخلق انخفاضًا ضئيلًا في الضغط وقابلة للتوسع، فإنها تستخدم على نطاق واسع في الغلايات الكبيرة ومصانع الأسمنت. ويمكنها التعامل مع الغازات التي تزيد درجة حرارتها عن 350 درجة مئوية والغازات الرطبة جدًا. وهي تعمل كمرشح نهائي، حيث تزيل الجسيمات الصغيرة مثل 0.05 ميكرومتر.

المرحلة 2: الحرق لتشكيل الكلنكر

جهاز التسخين المسبق للإعصار

يجب تسخين الدقيق قبل إدخاله في الفرن الدوار. يتم إدخاله في المبادلات الحرارية المحاذية عموديًا في المسخن المسبق. يدور الدقيق الخام أسفل الأعاصير في تيار معاكس للغازات الساخنة. وبينما ينحدر المزيج الخام إلى أحواض التسخين المسبق، يتم تسخينه إلى ما بين 800 درجة مئوية و900 درجة مئوية باستخدام الحرارة المستخرجة من الفرن الدوار. وفي هذه العملية، يحدث تفاعل كيميائي في الدقيق الخام، مما يحسن من كفاءة عملية التكليس. وهذا التسخين المسبق ضروري لتحقيق الأداء الأساسي للأسمنت.

الغلاية

يتم إعادة توجيه الحرارة المنبعثة من السخان المسبق إلى الغلاية التي تزود بقية التركيبات بالطاقة. الغلاية ذات الأنبوب المائي: يتم ترتيب برميلين في الأعلى والأسفل، متصلين ببعضهما البعض بواسطة عدد من أنابيب المياه، التي يدور من خلالها الماء. يتم تسخين الأنابيب بواسطة غازات الاحتراق لتوليد البخار.

الطهي بالفرن الدوار

القمائن الدوارة عبارة عن أنبوب مبطن بالطوب الحراري (بعرض 3-5 أمتار وطول 30-60 مترًا) يدور حوالي 3-5 مرات في الدقيقة، وتتدفق المواد الخام عبر مناطق أكثر سخونة تدريجيًا من الفرن باتجاه اللهب. يتم تسخين الدقيق الخام إلى 1450 درجة مئوية بالتناوب. ثم يتم تبريده بالهواء البارد لتكوين كلنكر الأسمنت. يتم إرجاع الهواء الساخن من المبرد إلى المسخن المسبق لتوفير الوقود والطاقة. ويعتمد الأسمنت أو الجير على عملية التصنيع ودرجات الحرارة المستخدمة.

المرحلة 3: الطحن النهائي للكلنكر

طاحونة كروية

يتم بعد ذلك طحن الكلنكر بشكل ناعم جداً في مطحنة كروية مع إضافات أخرى (الرماد من محطات الطاقة الحرارية أو خبث الفرن العالي أو الجبس) للحصول على درجات مختلفة من الأسمنت. ثم يتم تخزين الأسمنت قبل التسليم.

أهمية تحليل الغازات لجودة الهواء

يضمن تحليل الغازات جودة الهواء في مصانع الأسمنت. تنبعث من محطات الطاقة الحرارية والأفران الدوارة المستخدمة في صناعة الأسمنت غازات الاحتباس الحراري، ولا سيما ثاني أكسيد الكربون، التي تساهم في تغير المناخ. يتيح تحليل الغازات قياس هذه الانبعاثات وتنفيذ استراتيجيات للحد منها. على سبيل المثال، يتم إنتاج الأسمنت منخفض الكربون باستخدام مواد بديلة وعمليات تصنيع أكثر كفاءة، وبالتالي تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. هذا النهج ضروري لتلبية المعايير البيئية وتعزيز إنتاج أسمنت أكثر استدامة.