کوره دوار

کوره دوار یکی از انواع کوره ها میباشد که به منظور بالا بردن دما ، انتقال حرارت و پخت مواد در یک فرایند پیوسته و مداوم در صنایع مختلف از جمله صنعت سیمان ، معادن ، فولاد ، کاغذ و… استفاده میشود.

کوره دوار یا کوره گردان Rotary kiln شامل لوله ای از جنس آهن یا استیل هستند که معمولا بر روی بدنه درونی آن ها با مواد نسوز همچون سیمان و یا آجر نسوز عایق بندی شده و به آرامی حول محور افق و با شیب ملایم دوران می کنند.

این نوع از کوره در سال 1885 توسط رنسام انگلیسی اختراع شد. این کوره شامل لوله ای افقی با شیب ملایم بود که حول محور خود می چرخید و مواد را با حرکت تدریجی و پیوسته از قسمت ورودی به سمت قسمت پایین تر و خروجی انتقال میداد.

موارد استفاده

کوره آهک و کوره سیمان دو نوع از پرکابرد ترین نوع از کوره های دوار میباشند. دیگر موارد استفاده از این کوره ها عبارت اند از :

• کوره دوار پخت آهک
• پخت سیمان
• کلسیناسیون دولومیت
• پخت سیلیس و تولید فلمنت
• کلسیناسیون و فرآوری خاک روی
• تشویه انواع خاک های معدنی
• تولید بوکسیت و کائولن کلسینه

نحوه عملکرد

کوره های دوار شامل لوله هایی نسبتا قطور هستند که با توجه به دارا بودن یک شیب کم نسبت به افق، با چرخش آهسته و در نتیجه ی نیروی جاذبه، مواد که اغلب به صورت پودر و دانه بندی هستند را از بخش ورودی کوره به سمت خروجی کوره هدایت می کند. بدنه ( شل کوره shell ) یا درواقع همان لوله کوره ی دوار بر روی غلطک های فولادی قرار میگیرند و با استفاده از یک الکتروموتور و گیربکس مناسب حرکت دورانی خود را انجام می دهد.

بخش ورودی کوره دوار نسبت به بخش خروجی مرتفع تر میباشد. منبع ایجاد حرارت یا همان مشعل کوره اغلب در قسمت انتهای کوره (پایین) که محل خروجی مواد نیز هست قرار میگرد. مواد در ابتدای کوره با دمای کم ( دمای محیط ) وارد کوره شده و با چرخش کوره و در نتیجه حرکت تدریجی و آهسته مواد به سمت انتها و پایین کوره حرارت بیشتری را دریافت میکنند. به انتهای کوره منطقه جهنمی کوره نیز گفته میشود که دارای بیشتر درجه حرارت است. در این منطقه دما به حداکثر دمای مورد نیاز جهت پخت مواد رسیده و بعد از آن مواد از کوره خارج میشوند.

عایق کاری بدنه و سطح داخلی کوره های دوار با توجه به دمای کارکرد ، فاصله از منطقه ی جهنمی کوره و نوع مواد مورد پخت، با آجرهای شاموتی، آلومینی، منیزیتی و یا انواع دیگر آجر و یا سیمان نسوز انجام می گردد.

سوخت مورد استفاده  در مشعل های کوره دوار نیز بسته به شرایط و محل ممکن است گاز طبیعی، گازوئیل و یا مازوت باشد که البته گاز طبیعی به علت پاک بودن و راندمان بالا در صورت دسترسی بهترین نوع سوخت می باشد. کنترل شعله ( از جمله حجم و طول شعله ) توسط مشعل و الگوریتم انتقال حرارت در کوره های دوار خود بحثی بسیار مفصل میباشد. که نحوه و چگونگی حرارت دهی یکنواخت و موثر میتواند تاثیر بسزایی در کیفیت فرایند پخت و در نتیجه کیفیت محصول نهایی داشته باشد.

به منظور ایجاد جریان مداوم هوا و جابجایی گرما و گازهای درون کوره دوار ، از فن مکنده سانتریفیوژ استفاده می شود. این فن ها دارای ایمپلر های نسبتا بزرگی هستند. اغلب درون کوره ها به دلیل خاصیت پودری و حرکت چرخشی مواد ، غباری از مواد داخل کوره ایجاد میشود که توسط بگ فیلتر های مناسب با اندازه ی کوره از هوای موجود جداسازی و فیلتر می شود.

اجزاء کوره دوار

• بدنه و پوسته یا شل کوره دوار ( به صورت لوله از جنس فولاد یا استیل نسوز )
• عایق درونی بدنه ( اغلب آجر یا سیمان نسوز )
• مشعل کوره
• رینگ فولادی
• چرخدنده و پینیون
• الکتروموتور و گیربکس
• بگ فیلتر یا فیلتر غبارگیر
• فن مکنده سانتریفیوژ
• شاسی فلزی یا بتنی

بدنه کوره دوار (شل کوره)

یکی از بخش های مهم کوره بدنه و پوسته اصلی کوره دوار میباشد. این قسمت به shell شل کوره نیز نامیده میشود. این بدنه معمولا از فولاد نسوز و انواع استیل نسوز ساخته میشود. قطر لوله و بدنه آن از کمتر از یک متر تا چند متر میتواند باشد. ضخامت ورق استفاده شده وابسته به نوع جنس ورق به کار رفته و میزان حرارت کوره از یک تا چند سانتیمتر میباشد. ساخت بدنه کوره دوار نیاز به تجهیزات و تخصص ویژه ایی دارد.

دو بخش دیگری که بنابر نیاز ممکن است قبل و بعد از کوره دوار قرار گیرند عبارت اند از پیش گرم کن کوره دوار و بخش خنک کن که در ذیل متخصرا به آن میپردازیم:

پیش گرم کن کوره دوار

جهت افزایش راندمان کوره های دوار در فرایند پخت از پیش گرم کن کوره دوار استفاده می شود. پیش گرم کن ها گازهای خروجی کوره را از خود عبور داده و از حرارت آن جهت گرم کردن اولیه ی مواد استفاده می کنند. این امر باعث می شود مواد با دمای بالاتری وارد کوره شده و راندمان افزایش یابد. همچنین در مواردی که نیاز به گرم کردن بیشتر مواد باشد از مشعل های کوچک نیز در این پیش گرم کن ها استفاده میشود.

 خنک کن دوار

خنک کن دوار دستگاهی است مشابه همان کوره دوار که صرفا مشعل و عایق کاری بدنه در آن حذف شده است. بر خلاف کوره دوار که می بایست از اتلاف انرژی گرمایی در آن جلوگیری نمود. در خنک کن ها عملیات خنک کردن مواد داغ خروجی کوره انجام می شود. این حرارت اغلب میبایست از بدنه خنک کن به محیط خارج انتقال یابد. لوله ی خنک کن دوار از ورق نازک فولادی ( از جمله انواع ورق استیل ) ساخته می شود. گاها سطح خارجی آن ها توسط آب خنک می شود.

برای مثال در کارخانه های سیمان خنک کن جهت خنک کردن کلینکر به صورت لوله های دوار با نام ساتالایت بعد از کوره سیمان قرارداده میشوند.