De fleste steder bruger man tørre råmaterialer til cementproduktion, og gennem årene er der udviklet en del tørre og semi-tørre ovnsystemer.

Har man som de fleste steder i verden tørre råmaterialer, giver det ingen mening at slemme dem op med vand, som senere skal fordampes. Der er derfor udviklet en del ”tørre” ovntyper gennem årene, og lange vådovne er ved at være et særsyn.

Cyklonforvarmere

Den første tørovn var egentlig bare en lang roterovn som vådovnen, men da der ikke var vand af betydning at fordampe, var gassen ud af ovnen meget varm – spild af energi.

Man fandt derfor på at lave et forvarmertårn, hvor man kunne forvarme det pulverformige materiale (“råmel”) i modstrøm med gassen fra ovnen.

Fidusen var selvfølgelig, at man så kunne spare brændsel.

Man leder råmelet ned i en opadgående, varm gasstrøm og trækker blandingen ind en cyklon, der separerer gas og materialer som vist til højre.

I dag har næsten alle ovne en række cyklontrin (fx 4 – 6) over hinanden, og på den måde kan råmelet forvarmes til omkring 800°, før det når roterovnen, og kan være omkring 20 % kalcineret.

Vil du se flere billeder/illustrationer på nettet, så søg på suspension preheater cement.

Kalcinatoren

Det meste af den energikrævede kalcinering skete stadig i selve roterovnen, indtil man fandt på at lave en kalcinator (en mange meter høj, opretstående “dåse”), hvor man indfyrer brændsel og uddriver det meste CO₂ fra calciumcarbonatet, inden råmelet når ovnen.

Det sker på sekunder, da varmevekslingen er meget effektiv, når råmelet er suspenderet i gasstrømmen i stedet for at ligge i bunden af en roterovn.

Fra kalcinatoren trækkes råmelet over i den nederste cyklon, hvor det udskilles og løber ned i roterovnen.

Roterovnen

Der er flere fordele ved at kalcinere råmelet, før det når roterovnen, og den største er, at ovnen så kan være en del mindre (og billigere!), selvom produktionen er en del større.

Det skyldes dels, at CO₂ fra kalcineringen ikke fylder som gas, der skal transporteres, dels at der skal indfyres mindre brændsel på hovedbrænderen i ovnens udløb. Dette giver også en mindre gasmængde, og den termiske belastning på roterovnen bliver mindre.

En typisk energifordeling imellem kalcinator og roterovn er 60-65 % indfyret energi i kalcinatoren og resten i roterovnens udløbsende.

Processen og de kemiske reaktioner i roterovnens brændezone adskiller sig ikke fra det, jeg beskrev i forrige indlæg om lange vådovne.

Men som sagt kan roterovnen være kortere og have en mindre diameter, når den modtager kalcineret råmel. Den kan også “få lov til” at rotere en del stærkere, så materialerne transporteres hurtigere.

Det er en kvalitetsmæssig fordel, fordi klinkermineralernes krystaller så bliver mindre og mere reaktive, og klinkerne bliver sprødere og lettere at formale til den færdige cement.

Førhen var det god latin at regulere ovnhastigheden, så man havde samme materialefyldning og overfladeareal uanset produktionsniveau. I kølvandet på finanskrisen raslede salget af cement ned, og i lange perioder kørte AP’s største ovn med nedsat produktion.

Ovnhastigheden blev nedsat tilsvarende, og vi oplevede så, at klinkerne blev “dødbrændte” pga. den længere opholdstid. Vi prøvede at øge hastigheden, selvom produktionen var lav, og bingo! Siden har ovnen fået fuld pedal. 🙂

På billedet herunder gøres klar til at løfte et nyt stykke ovnrør op. Stykket er 7 m langt og 4,75 m i diameter. Det vejer 27 tons + vægten af krydsene indeni. Løftet gik fint, og stykket er svejst fast.

Semi-tør proces

AP har ikke mulighed for at køre med en tør proces, fordi kridtet indeholder en del vand, men fabrikkens største ovn bruger en såkaldt semi-tør proces til at lave grå klinker.

Der er flere semi-tørre ovne i verden, men ovnen i Aalborg var den første af slagsen. Den blev sat i drift i 1988, hvor jeg var i lære som kontrolrumsoperatør.

De opslemmede råmaterialer såvel som de tørre (fx flyveaske) sprøjtes/blæses ind i en maskine, en tørreknuser, hvor vandet fordampes på et splitsekund af 650 – 700 grader varme røggasser, som kommer fra ovn og kalcinator.

Herfra fungerer det præcis som på en tørovn, blot er der færre cyklontrin, fordi der pga. vandfordampningen er mindre overskudsvarme. Det tørre råmel trækkes mere end 70 m op til topcyklonen, hvorfra det bevæger sig nedad i modstrøm med de varme gasser.

Hele turen, fra slammen sprøjtes ind i tørreknuseren, til den når ovnindløbet som kalcineret pulver med en temperatur på ca. 880°, tager 50-60 sekunder.

Gas bevæger sig den modsatte vej trukket af to store ventilatorer. Først som opvarmet luft fra klinkerkøleren, der udgør langt hovedparten af forbrændingsluften.

Der er undertryk i hele systemet frem til ventilatorernes sugeside, og fra den øverste cyklon til ovnens udløb er der et trykfald på 75 – 80 mbar. Efter ventilatorerne passerer gassen et elektrofilter, hvor den afstøves, før den når skorstenen.

Materialernes hedetur gennem roterovnen, der roterer med 3,6 omdr./min., tager ca. ½ time, og efter endnu en ½ time forlader klinkerne køleren med en temperatur på ca. 100°.

Til sammenligning roterer de ”hvide” vådovne en del langsommere (under 1 omdr./min.), og transporten fra indløb til udløb tager ca. 8 timer.

AP’s største ovn producerer op mod 4.800 tons cementklinker i døgnet.

Næste indlæg handler om brændsler.

/Eric

Relateret:

• Om cementproduktion
• Kridt og kalksten til cementproduktion
• Flere råmaterialer til cement
• Lange vådovne til cementproduktion
• Brændsler til cementproduktion
• Emissioner, røgrensning, fjernvarme og sand fra Sahara
• Formaling af klinker til færdig cement
• Processtyring og kvalitetskontrol på cementfabrikken