کنترل ویدئویی و حرارتی در تولید سیمان

● نقطه شروع:
کلینکر سیمان به دنبال یک رشته فرآیندهای مختلف از مواد گوناگونی نظیر مخلوط سنگ آهک، سیلیس، آهن و اکسیدهای آلومینیوم که در درجه حرارت ۱۴۵۰ْC ذوب می‌شوند، تولید می‌شود. این فرآیند زینترینگ برای کیفیت سیمان حیاتی است و مستلزم کنترل دقیق میزان انرژی نیز هست. فرآیند احتراق لازمه تبدیل انرژی شیمیائی سوخت به انرژی برای پختن کلینکر است. حرارت ناکافی سبب به وجود آمدن آهک آزاد در کلینکر می‌شود و از طرفی بالا بودن حرارت به میزان بیشتر از حد مجاز سبب کاهش عمر آجرهای کوره و نهایتاً خرابی بدنه کوره می‌شود. هر کدام از دو وضعیت فوق سبب پائین آمدن کیفیت محصول و یا بالا رفتن هزینه‌های فرآیند می‌شود.
● اندازه‌گیری‌ها:
سیستم‌های کنترل فرآیند، هم‌چنین سیستم‌های هوشمند برای بهینه‌سازی وظایف و حتی به میزان بیشتر، اپراتورهای کوره، نیازمند دریافت داده‌های آنلاین از فرآیند زینترینگ هستند تا به این وسیله بتوانند وضعیت کوره را کنترل و فرآیندهای احتراق در کوره و خنک کردن را در خنک‌کن کلینکر زیر نظر بگیرند (شکل ۱).
سیستم سنسور هوشمند DURAG اطلاعات معتبر را به‌صورت آنلاین از فرآیند درجه حرارت پخت بالا که قابل اندازه‌گیری نیست به کمک فرآیند تجهیزات استاندارد به‌دست می‌آورند:
ـ زمان واقعی و نمودار رنگی منطقه زینترینگ در قسمت خروجی کوره
ـ تشکیل بستر کلینکر و وضعیت قسمت ابتدای سومین گریت در مشعل اصلی
ـ بررسی موقعیت و وضعیت نازل مشعل
ـ اندازه‌گیری درجه حرارت از منطقه زینترینگ، شعله و بستر کلینکر
ـ نحوه توزیع حرارت به روش سه بعدی
ـ ارزیابی انرژی تابشی شعله
● سیستم ویدئویی: تصویر ویدئویی رنگی
زمان واقعی اطلاعات مربوط به منطقه زینترینگ یا خنک‌کن کلینکر به روش چشمی از مونیتورهای ویدئویی در اتاق کنترل قابل مشاهده است. (شکل ۲)
اطلاعات دریافتی از سیستم ویدئویی به‌صورت آنلاین و رنگی از داخل کوره به‌دست می‌دهد که نشان‌دهنده شکل و موقعیت شعله، وضعیت نازل مشعل و وضعیت کلی آن، وضعیت بستر کلینکر و ضخامت آن، پخت و تشکیل رینگ‌ها ”رودخانه سرخ“ در داخل کولر قابل شناسائی و نشان داده شده است.
● سیستم ترموگرافیک
▪ تحلیل توزیع درجه حرارت شعله
سیستم ترموگرافی DURAG یک پیرومتر اپتیکی است که براساس پروسس کردن داده‌های ویدئویی کار می‌کند. علاوه‌بر سیستم ویدئویی در صورت وجود هرگونه تصاویر نادرست، روش‌های زیر اتخاذ می‌شود
ـ تعیین توزیع درجه حرارت فضائی، خارج از دید سنسورهای سیستم ویدئویی (تصویر حرارتی)
ـ اندازه‌گیری درجه حرارت داخلی به‌صورت آزادانه از موضوعات قابل تعریف (منطقه مورد نظر = ROI) و خطوط قابل تعریف کاربر (خط مورد نظر = LOI)
ـ تحلیل الگوهای حرارتی برای تعیین موارد غیرعادی
اطلاعات جمع‌آوری شده از فرآیند با درجه حرارت بالا نظیر داده‌های تحلیلی و اندازه‌گیری‌های مربوط به درجه حرارت از طریق صفحات رابط برای سیستم‌های کنترل قابل دسترسی هستند.
● مزیت‌های به وجود آمده برای کاربر
تحلیل آنلاین اپتیکی از فرآیند زینترینگ، ارزیابی‌های متعدد کیفی نظیر اندازه کلینکر، وضعیت شعله، غبار آلودگی و میزان غبار کوره و هم‌چنین ”آدم برفی“ و ”رودخانه سرخ“ در ورودی خنک‌کن کلینکر را فراهم می‌کند. سیستم ویدئویی به اپراتور کمک می‌کند تا وضعیت فرآیند فعلی را مشخص کند. خصوصاً هنگام استفاده از سوخت‌های جایگزین و در نتیجه نوسان ارزش حرارتی آنها که تغییرات ناخواسته و پی‌درپی را برای فرآیند زینترینگ و کیفیت کلینکر تولید شده به وجود می‌آورند. تحلیل، آنلاین فرآیند زینترینگ به کمک سیستم ترموگرافیکی اطلاعات دقیقی از فرآیند زینترینگ را به‌دست می‌دهد. این داده‌ها پایه‌ای برای زمان واقعی کنترل فرآیند اتوماتیک و هم‌چنین اپراتور فراهم می‌کند تا برآوردهای عینی‌تری در رابطه با فرآیند و کیفیت محصول و اتخاذ روش‌های کنترلی زیر فراهم می‌کند:
ـ کنترل مقدار سوخت برای مشعل اصلی
ـ مقدار مواد خام و سرعت چرخش کوره
ـ تعمیرات پیشگیرانه
ـ مقدار و توزیع هوای خنک‌کن در کولر کلینکر
ـ سرعت تغذیه برای گریت در خنک‌کن کلینکر
● اجزاء سیستم
به منظور مشاهده هرچه وسیع‌تر فضای موجود در کوره، سنسور و سیستم‌های اپتیکی مربوط به آن مستقیماً در فضائی از جمله هود کوره و خنک‌کن کلینکر قرار داده می‌شوند (شکل‌های ۴و۵).
محل نصب تجهیزات معمولاً در قسمت کوره، هود کوره و دیوارهای محفظه خنک‌کن کلینکر است. برای این سنسور یک زانوی ۴۵ْ تعبیه شده است. به‌منظور آن‌که سنسور بتواند درجه حرارت بالا و محیط غبارآلود در این مناطق را تحمل کند این سنسور به کمک آب و لنزهای آن توسط هوا خنک می‌شوند. برای مشاهده چشمی فرآیندها در منطقه زینترینگ و خنک‌کن کلینکر، یک مونیتور ویدئویی برای هر سنسور و برای اندازه‌گیری درجه حرارت و ترموگرافی یک سیستم کامپیور (PC) و یک دستگاه مونیتور در اتاق کنترل مورد نیاز است (اتصال به حداکثر ۲ سنسور امکان‌پذیر است).

مترجم: مجید محمودی
منبع: ZKG./NO.۱۱-۲-۲۰۰۷

منبع : ماهنامه صنعت سیمان