En vertikal schaktugn värmer material i ett fast, upprättstående kärl. Foder kommer in längst upp. Den rör sig genom en varm bädd och lämnar längst ner. Stabil produktion kräver ett jämnt materialflöde, bra gasflöde och rätt värmetillförsel.
Kalk- och cementugnar har olika jobb. En kalkugn förvandlar kalksten till bränd kalk. En cementschaktugn förvandlar beredd råmjöl till klinker. Deras foder, värmebehov och produkttester är olika. Dessa skillnader har betydelse när en ugn väljs.
Ugnens struktur
Huvuddelarna i en schaktugn
Ett stålskal håller det eldfasta fodret. Fodret skyddar skalet från värme. Foderutrustning sprider material över toppen. Utloppssystemet tar bort produkten från botten. Fläktar för luft och gas genom systemet.
I en vanlig enaxlad kalkugn rör sig sten ner medan het gas rör sig uppåt. Luft kommer in i den nedre zonen och tar värme från kalken. Samma kärl ger förvärmning, kalcinering och kylning. Dessa zoner kan röra sig när matning, bränsle och luftflöde ändras.
Arbetsprocess
Förbered och sprid fodret
För kalkproduktion krossas och silas kalksten. Små partiklar, kallade fina partiklar, kan blockera mellanrummen mellan stenarna. Stora stenar tar längre tid att värma sig igenom. Ett smalt storleksområde hjälper gasen att passera jämnt genom sängen.
Foder ska fördelas över skaftet. Det ska inte byggas upp på ena sidan. Stenstyrka, fukt och kemikalieinnehåll påverkar också processen och den färdiga kalken.
En cementschaktugn använder beredd råmjöl. I en pelletsbaserad process behöver mjölblandningen, bränsleinnehållet och pelletsstyrkan noggrann kontroll. Kalkstensklumpstorlekar är inte en storleksguide för cementpellets.
Förvärm och kalcinera materialet
Stigande het gas värmer det nya fodret. Fukt lämnar materialet innan det når den heta huvudzonen.
I en kalkugn bryter värmen kalciumkarbonat till kalciumoxid och koldioxid:
CaCO3 + värme → CaO + CO₂
Värmen måste nå mitten av varje sten. Gasen som bildas inuti måste också komma ut. En sten kan se bränd ut utanför men har fortfarande en oförbränd kärna. För mycket värme eller tid kan också minska kalkreaktiviteten.
Cementklinker behöver ytterligare reaktioner. Kalk reagerar med kiseldioxid, aluminiumoxid och järnföreningar för att bilda klinkermineraler. Maximal materialtemperatur är cirka 1450 grader. Denna klinkertemperatur är inte ett mål för varje kalkugn.
Kyl och töm ut produkten
Luft kommer in i den nedre delen av ugnen och kyler den varma produkten. I en vanlig motströmsschaktugn stödjer sedan denna varma luft förbränningen ovanför. Denna värmeåtervinning hjälper till att minska bränsleförbrukningen.
Utmatningssystemet styr hur snabbt sängen rör sig ner. Foder-, bränsle-, luft- och utsläppshastigheter måste samverka. Ojämn urladdning kan lämna en del material i ugnen längre än annat material. Produkten flyttas sedan till transportörer och lager. Bränd kalk ska förvaras torrt.
Verksamhetsprinciper
Balansera matning, värme och luftflöde
Operatörer måste läsa flera signaler tillsammans. Matnings- och utmatningshastigheter visar hur bädden rör sig. Temperaturavläsningar visar var värme används. Tryckavläsningar hjälper till att visa förändringar i gasflödet genom bädden. Gastester och produkttester hjälper till att kontrollera resultatet.
Mer finmaterial, uppbyggnad eller dålig foderspridning kan göra att gasen strömmar hårdare. En förändring av avgastemperaturen kan visa att värmeöverföringen har förändrats. En läsning ensam visar inte den fullständiga orsaken. Jämför trender i ugnen.
Trycket ändras också med platsen. Trycket ovanför sängen är inte detsamma som lufttrycket under den. Använd börvärdena för det valda ugnen och fläktsystemet. Applicera inte ett tryckvärde på hela ugnen.
Läs varje figur för rätt ugn
| Ugnstyp | Punkt | Värde | Använda |
|---|---|---|---|
| Enaxlad kalkugn | Kalkproduktion | 100–400 t/d | Tillverkning av bränd kalk |
| Cementschaktugn | Klinkerutgång | 12–35 t/h | Cementklinker |
| PFR kalkugn | Stenstorlek | 30–80 mm | Avskärmad kalksten |
| PFR kalkugn | Stenstorleksförhållande | 2:1 | Ett valt storleksintervall |
| PFR kalkugn | Avgaser | Cirka 150 grader | Länkad PFR ugnsdesign |
Hela intervallet 30–80 mm har ett storleksförhållande på cirka 2,67:1. Det bör inte behandlas som ett 2:1 matningsintervall. Fraktioner som 30–60 mm eller 40–80 mm uppfyller förhållandet 2:1.
Slutliga utrustningsparametrar väljs för material, produktion, process och platsbehov. Kontakta AGICO för att diskutera rätt ugnsuppställning.
Teknikalternativ
Tre schaktugnsdesigner
En enaxlad ugn använder en materialbädd. Foderspridning, bränsletillförsel och bottentömning hjälper till att hålla processen jämn. Se denvertikalt schakt kalkugnför ett relaterat kalkproduktionsalternativ.
Enringformig schaktugnhar en ringformad materialpassage mellan inre och yttre delar. Dess gasvägar skiljer sig från dem i ett enkelt schakt. De inre delarna påverkar också åtkomsten till installation och reparation.
A dubbelschakt kalkugnkan använda parallellflödes regenerativ, eller PFR, teknologi. De två anslutna axlarna byter arbetsuppgifter. Under förbränning rör sig het gas och material i samma riktning i förbränningszonen. Systemet återvinner värme innan driftbytet.
Energi och begränsningar
Jämför värmeanvändning för samma produkt
Ett schaktugnsskal står stilla. Den behöver ingen drivning för att rotera en lång ugnskropp. Fläktar, matningsutrustning, utloppsdrifter och transportörer använder fortfarande elektricitet. Ugnsmotoreffekt är inte detsamma som anläggningens totala energianvändning.
Värmeanvändningen ändras med ugnstyp. Europeiska kommissionens BAT-slutsatser 2013 ger följande intervall för kalk- och dolimproduktion.
| Ugnstyp | Värmeanvändning (GJ/t produkt) |
|---|---|
| PFR schaktugn | 3.2–4.2 |
| Ringformig schaktugn | 3.3–4.9 |
| Förvärmare roterugn | 5.1–7.8 |
| Lång roterugn | 6.0–9.2 |
Bränsleanvändningen beror också på stenkvalitet, produktkvalitet, ugnsbelastning och värmeåtervinning. Dessa figurer täcker kalk och dolim. Cementklinker har en annan process och värmebalans.
Dela material, produktion, bränsle och platsdetaljer med AGICO för en projektgranskning.
Schaktugn: håll gasvägarna öppna
En schaktugn behöver öppna luckor i bädden så att gas kan passera igenom. För mycket böter, svag sten eller ojämn matning kan blockera dessa vägar. Foderstorlek och utmatningskontroll är därför nyckeluppgifter.
Dess fasta, upprättstående skal placerar flera värmezoner i ett kärl. Anläggningslayouten behöver fortfarande plats för matningsutrustning, fläktar, gasrening och reparationsåtkomst.
Roterugn: flytta material genom skalet
En roterugn använder ett svängande, lätt sluttande skal. Det vändbara skalet rör sig och blandar materialet när det färdas genom ugnen. Anläggningen behöver även drivning, stödrullar, tätningar och ett lämpligt kylsystem.
Det bästa valet beror på foder, produkt och process. Se denjämförelse mellan roterugn och vertikal axelugnför mer information.
Inkludera gasrening i anläggningen
Gasrening är en del av ugnssystemet. Gasflöde, temperatur och dammbelastning påverkar utrustningsvalet. Bränsle- och förbränningsförhållanden påverkar också utsläppen. Koldioxid kommer från både kalkstensförbränning och bränsleförbränning. Ett dammfilter tar bort damm; det tar inte bort denna process CO₂.
Kostnadsfaktorer
Planera hela anläggningskostnaden
Ugnspriset är bara en del av budgeten. En fungerande anläggning behöver också foderhantering, bränsleförsörjning, fläktar, gasrening, kontroller och produkthantering. Grunder, stålarbeten och byggarbeten ökar den installerade kostnaden.
Börja med önskad effekt och produktkvalitet. Definiera sedan vilken utrustning och vilka tjänster som ingår i priset. Detta gör det lättare att jämföra leverantörserbjudanden.
Effekt och produktkvalitet
Bränsle- och elpriser
Utrustning och platsomfattning
Utrustning och platsarbete
Kontrollera hela utrustningslistan. Inkludera lager, transportörer, elarbeten, fundament och installation. Tillträde och lyftutrymme påverkar också arbetet och kostnaden.
Bränsle och el
Bränslekostnad per ton är lika med värmeanvändning i GJ/t multiplicerat med bränslepris per GJ. Elkostnad per ton är lika med energianvändning i kWh/t multiplicerat med det lokala elpriset.
Eldfasta och reservdelar
Tillåt eldfasta kontroller, foderreparationer och reservdelar. Mataranordningar, utloppsdelar, fläktar, tätningar och instrument behöver också service. Använd den valda utrustningslistan för att planera reservdelar.
Reparationsåtkomst och stillestånd
Dålig åtkomst kan göra att en enkel reparation tar längre tid. Planera säkra plattformar, lyftpunkter och utrymme för att ta bort delar. Budgeten bör också tillåta förlorad produktion vid planerade avstängningar.
Installation
Bygg en ljudbas och foder
Grunden ska bära skal, eldfast foder, utrustning och materialbelastning. Markförhållanden, vind och lokala seismiska behov påverkar designen. Kontrollera ankare, nivåer och lyftplanen innan arbetet påbörjas.
Skalsektioner sammanfogas och riktas in. Eldfast arbete följer den godkända foderdesignen. Varje zon behöver rätt tegel, isolering, fogar och utrymme för termisk expansion.
Rikta in matnings- och utmatningsutrustningen med ugnen och transportörerna. Kontrollera fläktar, kanaler, kontroller och instrument som ett system. Driftsättningen inkluderar drivtester, eldfast uttorkning och kontrollerad uppvärmning.
Underhåll
Hitta problem tidigt
Kontrollera skaltemperaturer, trycktrender, drivtillstånd, foderspridning och produktkvalitet. Ett nytt varmt område på skalet behöver uppmärksamhet. Enbart temperaturen visar inte den exakta tjockleken på det återstående fodret.
Kontrollera matningsanordningar, tätningar, utloppsdelar, fläktar och lager. Håll bränsleutloppen rena. Ojämnt bränsleflöde kan skapa varma och kalla områden i sängen.
Under en planerad avstängning, kontrollera fodret för slitage, sprickor, lösa tegelstenar och kemikalieskador. Jämför dessa fynd med driftjournaler. Förvara lämpliga reservdelar och ge säker åtkomst för reparationsarbete.
FAQ
Varför kan en ugn producera både underbränd och överbränd kalk?
Värme och tid kan skilja sig åt mellan sängen. Kontrollera stenstorlek, foderspridning, bränsleflöde och utsläpp tillsammans. Skicka AGICO produkttestresultat och ugnsregister för att hjälpa dig att granska problemet.
Kan en cementugn väljas från ett kalkugnsbord?
De två ugnarna har olika uppgifter. Cementklinker behöver beredd råmjöl och klinkerbildande reaktioner. Bläckkalk tillverkas genom kalkstensförbränning. Berätta för AGICO vilken produkt och vilket foder ditt projekt kommer att använda.
Vad krävs för en användbar kostnadsjämförelse?
Skicka AGICO utgångsmål, materialtestresultat, stenstorleksintervall, bränsledetaljer och platsplan. Ange vilken utrustning och vilka tjänster erbjudandet ska innehålla. Jämför samma anläggningsomfattning såväl som priset.
Vad bör man komma överens om innan installation?
Kom överens om ritningar, grundlaster, lyftplaner, eldfasta detaljer och driftsättningsuppgifter. Diskutera åtkomst, reservdelar och förberedelser för operatören med AGICO innan anläggningsarbetet påbörjas.
