فرآیند ها ی مقایسه

انتشار و خروج گازهای گلخانه ای و دی اکسید کربن

1-    دستگاه کوره شافت بالاترین انتشار ( گازهای سمی و مواد فرار، گرد و غبار ) خروجی را دارد و بخاطر مسائل آلودگی هوا از رده خارج شده است. همچنین سیستم کوره شافت محصولی را تولید مینماید که میزان انبوهی از گرد و غبار را دارد که با مساله انتشار آلودگی هوای کک کلسینه مواجه می باشد.

2-    هر دو نوع کوره دوّار ( KILN ) و شافت کربن بیشتری را در فرآیند تولید سوزانده که نتیجه آن انتشار گازهای گلخانه ایی  و تولید گاز دی اکسید کربن بیشتر میباشد. سیستم کوره دوّار هم گرد و غبار بیشتری نسبت به سیستم کوره دوّار حرارتی تولید مینماید ولی این گازها در سیستم چرخشی ( KILN ) بازیابی شده و پس تلفیق با دی اکسید کربن موجب کاهش بازیابی کربن ثابت در کک میگردد.

نگهداری و تعمیرات جداره نسوز و قابلیت اطمینان

عمر جداره نسوز در کوره دوّار حرارتی  از کوره کیلن و شافت بیشتر است، بدلیل اینکه محصول کک فقط با محفظه دوّار و گیرنده محفظه در تماس است. محفظه کوره دارای بستری بلا استفاده از کک میباشد و محصول کک در بالای این بستر حرکت میکند و سطح عایق نسوز را نمی خراشد و تنها در قسمتی که کک با بدنه در تماس می باشد مواجه با فرسایش هستیم . هر دو سیستم شافت و کیلن دارای فرسایش قابل ملاحظه ای روی سطح نسوز خود میباشند که سطح آنرا با میزانی بیشتر از سیستم کوره دوّار حرارتی  میخورد.

مدت زمان تعویض جداره نسوز در انواع کوره ها :

زمانیکه قسمت نسوز از روی سیستم کوره شافت برداشته میشود مستلزم آن است که کل سیستم کوره باید بازسازی شود و معمولا مدت شش ماه زمان میبرد. در سیستم دوّار کیلن معمولا در تعمیرات سالانه باید حدود 2 تا 4 هفته تعطیل گردد. در سیستم کوره حرارتی دوّار که نیاز به تعمیرات دوره ای میباشد و مدت آن بستگی به میزان ساییدگی گیرنده ها دارد. هنگامی که جداره نسوز تعمیر گردید زمان راه اندازی برای فرآیند های مختلف نیز متفاوت میباشد .

 

دوره راه اندازی مجدد:

زمان راه اندازی برای کوره شافت نسبتا طولانی است و حدود دو ماه میباشد تا گرم شود و برای بهره برداری آماده گردد در صورتیکه هر دو سیستم کوره دوّار و کوره حرارتی دوّار طی 3-4 روز میتواند گرم شود و آماده بهره برداری شود. دلیل زمان طولانی برای سیستم شافت این است که آنها عموما از آجر سیلیکا ( در چین بسیار کم هزینه هستند ) ساخته میشود. اگر چه این آجر میزان گسترش حرارتی بالایی تا حدود 700 درجه سانتیگراد را دارد ولی  نیاز به ساختار و حرارت یکنواختی دارند که قابل تنظیم بوده و میزان گسترش حرارتی بالایی داشته باشند. در سیستم کوره کیلن و کوره حرارتی دوّار از جداره نسوز آلومینیومی استفاده شده که قابلیت چنین گسترش حرارتی را ندارند.

کیفیت محصول

در حین بهره برداری و در روند تولید بوسیله کوره شافت، جریان حرکتی دانه های کک داخل کوره ناهمگن میباشد، چون کک داخل اطاقک های کوره سریعتر در حرکت میباشد لیکن نزدیک دیواره های خروجی حرکت دانه های کک کند تر میشود، که این امر منتج به زمان سکونت ناهمگن کک گردیده و حاصل آن متفاوت بودن ماهیت کک کلسینه خواهد بود. سیستم کوره کیلن محصولی را تولید میکند که دانه های کک فرآیند کوتاهی را طی کرده و باعث سکونت کک در زمان کوتاه میگردد. کوره دوّار حرارتی این اطمینان را میدهد که کلیه محصولات در یک

زمان مشابه ای گرم شوند و گودال خیس کوره باعث توزیع مساوی حرارت به کک شده و پایدار ترین محصول کک کلسینه تولید میشود. 

تاثیر توقف

کوره دوّار کیلن نیاز به چرخش دائم داشته تا از پوسته شدن و خردایش سطح آن جلوگیری شود. در هنگام قطع برق اگر کوره برای هر مدتی متوقف شود این حرارت باعث جذب رطوبت توسط جداره نسوز میشود و گودی هایی در پوسته ایجاد مینماید که این امر مشکلاتی در هنگام راه اندازی مجدد بوجود خواهند آورد . سیستم کوره حرارتی دوّار قادر به متوقف شدن در هر زمانی بوده و هیچگونه تخریبی در سطح آن بدلیل زیر ساخت سطح دوّار وارد نمیگردد. کوره شافت نیز بعلت عدم چرخش یا تحرک اجزاء آن، دارای چنین معایبی نمی باشد، اگر چه این سیستم قابلیت خنک شوندگی و راه اندازی مجدد در مدت زمان کوتاه را نخواهد داشت. ( بدلیل آجر سیلیکا که همگن بوده و از ترک جلوگیری میکند).

بازده

از دست دادن کربن ثابت در کوره شافت  و دوّار حرارتی  حدود 5% است .در کوره کیلن و کوره دوّار حرارتی از دست دادن کربن ثابت معادل 7-10 % است که دلیل آن گرد و خاک اضافی تولید شده است که قبلا توضیح دادیم.

انعطاف پذیری عملیاتی

هنگامیکه در ماده اولیه فرآیند (  در کک سبز ورودی )  تغییراتی از لحاظ ماهیت مانند رطوبت و مواد فرار بوجود می آید، برای کوره ای که کلسینه مینماید بسیار مهم میباشد تا بموقع به این تغییرات عکس العمل نشان داده و کیفیت  محصول را پایدار نگاه دارد. کوره شافت بدلیل ساختاری  نمیتواند سریع  به کک ورودی عکس العمل نشان دهد.

لذا در این سیستم با اختلاط مواد فرار آن با کک ورودی بهره برداری مطلوبی صورت نمیپذیرد. کوره دوّار حرارتی  خیلی سریع میتواند به این تغییرات عکس العمل نشان دهد چون سنسور هایی بسیار پیشرفته برای کنترل سیستم دارد که خیلی سریع بطور اتوماتیک عکس العمل نشان میدهد. سیستم کنترل در این نوع کوره میتواند جریان هوا را داخل کوره تنظیم و حرارت آنرا نگه دارد و حرارت گرم شدن را تنظیم نماید و باعث جلوگیری از سوختن سوخت کمکی گردد .میزان اکسیژن داخل گازهای خروجی توسط سیستم اشتعال تنظیم مینماید تا مطمئن به احتراق کلیه هیدروکربن ها و ذرات کربن شود. 

هزینه ها

هنگامیکه تکنولوژی کلسینه کردن کک نفتی را انتخاب میکنید باید کلیه هزینه هاییکه در کل عمر تجهیزات مواجه میشوید در نظر بگیرید. این هزینه ها شامل :

-         هزینه های سرمایه ای شامل زمین مورد نیاز برای تسهیلات

-         هزینه های عملیاتی شامل ملزومات مورد نیاز برای بهره برداری ، نیروی کار برای بهره برداری و تعمیرات و نگهداری واحد ها .

 

هزینه های سرمایه ای

هزینه های سرمایه ای برای کوره شافت کم گزارش شده. از آنجاییکه این سیستم شامل اطاقک های کوچکتر متعددی میباشد که در طراحی آن تکرار شده است، اکثر هزینه ها در سیستم نسوز آن که شامل اطاقک ها و نیروی انسانی مربوطه می باشد را در بر گرفته است. بسیاری از این نوع کوره در چین وجود دارد که هزینه نیروی کار آن بسیار ارزانتر از سایر نقاط دنیای صنعتی است، لذا هزینه سرمایه ای  برای کوره  جدید شافت در مقایسه با سیستم کیلن و دوّار حرارتی  بسیار کم است. اگر یک کوره شافت در اروپا نصب گردد هزینه سرمایه ای آن نسبت به هزینه های سایر تکنولوژی ها ی رقیب بالاتر است.

زمانیکه سایت جدیدی را برای کارخانه کلسینه کردن انتخاب میکنید، کوره دوّار حرارتی  بهترین و مناسبترین طراحی را نسبت به محصول تولیدی دارد. کوره شافت نیاز به تعداد زیادی اطاقک دارد و باید در ساختمان بزرگی جا بگیرد و با توزیع و جمع آوری تجهیزات از بالا به پایین و تقسیم کک ورودی در اطاقک ها و سپس جمع آوری و حمل آن به انبار بسیار مشکل میباشد. کوره کیلن هم میتواند بسیار دراز و طولانی باشد و واحدهای متعددی جهت رسیدن به اهداف تولید نیاز دارد و کک از یکطرف آن وارد و از ته دیگر آن خارج میشود و این امر نیاز به تسمه نقاله های بلندی برای جابجایی کک دارد.

در کوره دوّار حرارتی مواد ورودی از بالای یک تسمه وارد سیستم میشود و کک با گرید مشخص از یک یا دو دریچه در انتهای دیگر خارج میشود و توسط یک نقاله به انبار جابجا میشود. بدلیل اندازه جمع و جور آن، این کوره در کارگاه های موجود به راحتی جا میشود تا نسبت به سایر تکنولوژی ها.

هزینه های عملیاتی

ملزومات بهره برداری برای هر سه نوع کوره مورد  نیاز میباشد و شامل سوخت، برق و آب برای خنک کنندگی میباشد. سوخت برای کوره دوّار حرارتی  صفر میباشد ولی مقدار کمی برای کوره شافت و مقدار زیادی برای کوره کیلن مورد نیاز میباشد بخصوص برای بخش انتهای ورودی.

مصرف برق برای سیستم دوّار حرارتی و شافت بسیار کم میباشد ولی برای کوره کیلن زیاد میباشد.

آب مصرفی سیستم خنک کننده برای کوره شافت کم و کیلن زیاد و برای کوره حرارتی در بین این دو قرار دارد. نیروی انسانی مورد نیاز برای بهره برداری برای کوره شافت زیاد و بالا است و بستگی به پیچیدگی تکنولوژی ممکن است دو تا سه برابر  کوره کیلن و حرارتی باشد. حتی اتوماتیک ترین کوره شافت ممکن است بین5/1 مرتبه نیروی انسانی بیشتری نسبت به سایر کوره ها نیاز داشته باشد.

هزینه نگهداری و تعمیرات برای این کوره ها شامل نگهداری سیستم نسوز و نگهداری اجزا مکانیکی / الکتریکی میشود.

 کوره شافت اجزا متحرک کمی دارند که هزینه نگهداری اجزا مکانیکی آن کم است ولی با مقادیر قابل توجهی از فرسایش سیستم نسوز ( بدلیل سایش کک در اطاقک ها ) مواجه هستند و این مساله عمر سیستم نسوز را محدود  به 8 تا 10 سال بیشتر نمی نماید ولی در بسیاری موارد عمر آن کمتر از این زمان میباشد و کلیه کوره ها دوباره سازی شود. در انتهای این زمان که با خرابی های زیادی مواجه میشود زمان زیادی برای راه اندازی و تعمیرات صرف میشود.

کوره شافت نیز نیاز به نظافت روزانه متداومی دارد تا انواع قیر های موجود در مسیر را پاک کنند.

کوره کیلن هم حتی عمر سیستم نسوز کمتری را دارد که دلیل آن عملکرد کک در داخل کوره میباشد که باعث فرسایش خطوط سیستم نسوز میگردد. این خطوط نیازمند تعمیرات سالانه میباشند ولی زمان راه اندازی آن کوتاه است که شبیه سیستم حرارتی میباشد.

 سیستم کوره نسوز در کوره دوّار حرارتی بطور متوسط بیشتر از 10 سال عمر میکند و اغلب تعمیرات سیستم نسوز بر روی دسته ها صورت میگیرد که بالاترین فرسایش را دارد. این امر زمان بسیاری را برای فرآیند در طول سال میدهد.

نهایی ترین جزء هزینه های عملیاتی میتواند زیان ناشی از کک اضافی که در فرآیند کلسینه شدن از دست داده ایم باشد که این امر یا بشکل زیانی است که حاصل سوختن کک اضافی در سیستم است یا بشکل گرد و خاکی است که در داخل کوره از دست میدهیم .کوره حرارتی بعنوان بالاترین میزان کربن بازسازی شده در مقایسه با سایر متد ها شناخته میشود لذا کمترین میزان اتلاف کک را در فرآیند تولید دارد.

نتیجه

دستگاه کلسینه کننده دوّار حرارتی نسبت به دو نوع سنتی آن یعنی شافت و کیلن مزایای متعددی دارد .از آنجاییکه این دستگاه بدلیل حرارت پایدار ی که به  همه ذرات کک میدهد کک را با کیفیت بهتری تولید مینماید. این دستگاه نرخ ثابت بازسازی کربن بیشتری نسبت به سایر دستگاهها دارد چون گرد و خاک کمتری تولید مینماید و در  فرآیند تولید، کربن کمتری می سوزاند و همچنین کمترین استهلاک ( فرسایش ) را در سیستم نسوز خود دارد، چون کک در سطح بخش نسوز حرکت ندارد و این حرکت در قسمت تخت بلا استفاده ( مرده ) ذرات کک است و این دستگاه تمیز تر و کمترین انتشار از جمله گازهای دی اکسید کربن شکل گرفته را دارد. این دستگاه از لحاظ اندازه کوچکتر است و کار کردن با آن راحت تر است و عملا سوختی مصرف نمیکند و میزان برق مصرفی و آب برای خنک کنندگی کمی دارد. تعداد اپراتورها کم است . کوره دوّار حرارتی مناسبترین مناسب ترین گزینه برای زمانیکه کیفیت بالای محصول و صرفه اقتصادی در تولید کک کلسینه کردن در مد نظر است می باشد.