Roterovnen blev opfundet i 1873 af briten Frederick Ransome, og den revolutionerede cementindustrien, som indtil da havde brugt ineffektive skaktovne.
Vådovne til grå produktion, Aalborg Portland 1972. Monsteret til højre (ovn 86) er væk nu. Ovn 85 i midten er afstillet indtil videre, og ovnen til venstre blev konverteret til hvid klinkerproduktion i 2003-2004. Den store bygning øverst i billedet er lageret for grå klinker. Det rummer +200.000 tons. Kilde: Aalborg Portlands arkiv
De to første roterovne i Europa blev igangsat på Aalborg Portland (AP) i 1899. De var fremstillet af et amerikansk firma og var kun 18 meter lange. Ikke længe efter begyndte F.L. Smidth, der ejede AP, at fremstille roterovne.
AP’s længste roterovn i dag er 180 m lang og har en diameter på 5,25 til 6 m. Det er den midterste af de tre på billedet ovenfor.
Materialerne transporteres gennem en roterovn, ved at den roterer om sin akse og har et fald på 3-4°.
Der indblæses brændsel (fx kulstøv) gennem et brænderrør i ovnens udløbsende, og mens materialerne bevæger sig nedad, trækkes de varme gasser den modsatte vej, så materialerne varmes op gradvis.
Udløbet på ovn 87 som ikke er en vådovn. Udhugning af gammel foring er i gang. Februar 2016.
Alle roterovne er udmuret med ildfaste, isolerende sten for at holde på varmen og for at beskytte stålet. Hvis en eller flere sten falder ud, bliver stålet rødglødende, og hvis man ikke stopper ovnen, er det et spørgsmål om tid, før der brændes hul ud til det fri.
Af samme grund er det udbredt med scannere, der måler ovnskallens overfladetemperatur og viser den grafisk i kontrolrummet. Om natten er man ikke i tvivl, hvis en ovn har røde hunde!
Stenene er kileformede efter mål (efter ovnens diameter) og sættes ind i ringe, der bærer sig selv uden nogen form for mørtel. Når ovnen køles ned, trækker stenene sig sammen, og så må ovnen kun tørne langsomt, da foringen ellers kan falde eller “skrue”.
Vådovnen
En vådovn er en roterovn uden forvarmertårn eller kalcinator (se næste indlæg), og alle delprocesser sker i ét langt ovnrør. Fødningen er en ovnslam, som indeholder vand, og deraf navnet “vådovn”.
Først fordampes frit vand og dernæst kemisk bundet vand. Når temperaturen når op i nærheden af 900°, starter kalcineringen, hvor CO2 bobler af calciumcarbonat (CaCO3), så der er CaO tilbage – brændt kalk.
Dette sker typisk, når materialerne har forladt kædesystemet.
Kædesystemet
I den ”kolde” ende er der en mange meter lang zone med svære kæder – mange, mange tons. De holder ovnskallen ren for klistrende materialer og fungerer samtidig som transportapparat og varmeveksler. Der kan også være andre indbygninger med samme formål, fx “slamforvarmere” eller “kryds”.
Frithængende kædesystem. Her ovn 85, en lang, grå vådovn.
Når kæderne er fri af råmaterialerne i bunden, varmes de op af røggasserne fra brændezonen, og når de dykker ned, afgiver de varme til materialerne. Når de kommer fri, er de syltet ind i fugtigt materiale, som fanger meget af det støv, som kommer nedefra.
På et tidspunkt, når det meste vand er fordampet, bliver materialerne seje som smør, og så hjælper kæderne med at ”skrue” dem frem.
Kæderne er uhyre vigtige for ovnens energiforbrug, støvtab og effektivitet, og er en sliddel, der bør opmåles ved enhver lejlighed.
Så kan man over tid få statistik for slid per tons klinker og bruge slidtallet til planlægning af rettidig udskiftning.
Støvtab
Kædesystemets tilstand betyder en del for, hvor meget støv der undslipper ovnen sammen med røggassen. Det, som undslipper, fanges i et elektrofilter og kan – afhængigt af klinkertype – returneres til ovnen.
Det kan fx blæses ind i brændezonen parallelt med brænderrøret. Så køler det også flammen, så der udvikles mindre termisk NOx.
Det støv, som ikke kan returneres, bruges til andre formål eller deponeres. På vådovne, der producerer klinker til hvid cement, er støvtabet beskedent, mens det er noget større på vådovne der producerer grå klinker, og støvtabet vokser næsten eksponentielt med produktionen.
Det skyldes, at ved højere produktion flytter udtørringspunktet sig opad imod ovnindløbet, og så er der færre våde kæder som støvfang. Ved højere produktion skal der også bruges mere forbrændingsluft, og da pladsen er den samme, stiger gashastigheden.
Brændezonen
På turen ned mod brændezonen kalcineres råmaterialerne, og der dannes en stribe kemiske overgangsforbindelser. Når de nu helt tørre materialer når brændezonen, hvor temperaturen er 1400 – 1500°, tager det for alvor fart.
På en ovn, der producerer klinker til grå cement, smelter 23 – 30 % af materialerne og bliver til ”lava,” hvor molekyler og ioner kan drøne rundt og forelske sig i hinanden, hvis kemien er i orden.
Hvis der ikke er balance i tingene, fx overskud af CaO, vil de potentielle partnere slippe op, og man får for mange singler = for stort overskud af fri, ureageret kalk, og det er skidt for kvaliteten.
Væsken betyder samtidig, at partikler agglomerer ved kapillarbinding, og der dannes det, vi kalder klinker: Fra ærtestore småkugler til boller på størrelse med en tennisbold eller større.
Har du svært ved at forestille dig dette, så tænk på en snebold, der ruller sig større. Kapillarbinding er overfladespænding, som også kan få papbrikken til at hænge fast i det duggende ølglas. 🙂
På vådovnene, der laver klinker til hvid cement, er der for lidt aluminium og jern til at lave ”lava”, og nodulerne må derfor rulles op, mens der endnu er vand tilbage. Uden noduler forvandles enhver ovn til et inferno af støv.
Det er ikke pebermyntebolsjer, men hvide cementklinker.
Det er bedst, hvis temperaturstigningen til maxtemperaturen sker hurtigt (kort, intens flamme). Det giver små og reaktive krystaller af de nydannede klinkermineraler.
Hvis temperaturstigningen tager for lang tid (for lang brændezone), vokser krystallerne sig store, og så bliver de mindre reaktive, og klinkerne bliver sværere at formale.
Det er ret praktisk, at materialerne smelter delvis i brændezonen (på en grå ovn), for noget hænger ved på foringen som isolerende ”knast”, der beskytter foringssten og ovnskallens stål mod de høje temperaturer.
Når klinkerne forlader roterovnen, falder de ned i en køler, hvor de køles med luft. Den således opvarmede luft bruges som forbrændingsluft.
Derved genanvendes noget af brændselsenergien, fordi luften ikke skal opvarmes så meget. Ved bratkøling dannes der også mikrorevner i klinkernes krystaller, som gør formaling nemmere.
AP’s ældste ovn, ovn 78, er 163 m lang, og den var verdens største cementovn, fra den blev sat i drift i 1935, til slutningen af 2. Verdenskrig.
Alderen kan man bl.a. se, ved at ovnskallen mange steder er nittet, hvor man i dag ville have svejst. Den producerer i dag klinker til hvid cement og har ingen planer om at stoppe foreløbig.
Næste indlæg er om tørre og semi-tørre ovnsystemer.
/Eric
Relateret:
synd at det øverster billede ikke virker med ovne.
Hej Marcel, jeg forstår ikke, hvad du mener, medmindre billedet ikke kunne ses af en eller anden grund, da du besøgte siden.
Har I en 81 år gammel ovn der stadig er i drift..!!! det er ski da imponerende i vores højteknologiske verden, og tankevækkende at den stadig bruges i aktiv produktion.
Teknologien (ovnsystemer) har udviklet sig meget siden 1935, men til lige præcis de hvide klinker, vi producerer, er den gamle type vådovn bedst.
Her gik man og troede, at cement bare var cement.
Der må være forskel på, om cementen skal bruges på Grønland eller i Marokko? Eller hvad?
Der er flere typer cement med forskellige egenskaber (fx varmeudvikling), men cementtypen dikteres af, hvad man bruger den til og ikke hvor i verden, man bruger den. Det er dog ikke smart at mure i grønlandsk frostvejr, for vand har det med at fryse 🙂
Jeg er stadig imponeret over de store forhold. Alt forekommer at være kæmpemæssigt. Det er spændende indlæg, du er i gang med. Tak for at du inviterer os ind i en hidtil ukendt verden.
Nej, det er ikke småskidt – der skal nogle tons igennem 🙂 Mere seriøst: Det specifikke energiforbrug (brændsel og strøm per tons) er typisk mindre ved større enheder.
“den ene sæk af ganske ensartet cement efter den anden”
Pudsigt nok blev cementen leveret i tønder i gamle dage, og AP havde sit eget bødkeri. Herom mere senere (i hvert fald et foto),
Ensartet kvalitet et vigtig, og det gør man alt for at leve op til.
Det forekommer imponerende at det overhovedet kan lade sig gøre at producere den ene sæk
af ganske ensartet cement efter den anden. Stadig meget spændende at læse om processen, som jeg ingen ide har haft om, bortset fra at det er store forhold.