إن إخلاء أبخرة الاحتراق أمر بالغ الأهمية للبيئة والسلامة وراحة المشغل. تحكم اللوائح حجم المدخنة. تعمل المدخنة مثل شفاط الدخان، مما يخلق فراغًا لاستخراج الدخان من غرفة الاحتراق. تقوم بتفريغ الأبخرة عن طريق رفعها للمساعدة في تشتيتها وتقليل تأثيرها على البيئة.

لا يوجد التزام قانوني للقيام بذلك، ولكن هناك معيار يوصي بإجراء فحص كل عامين. المداخن معرضة لدرجات الحرارة العالية والهجوم الحمضي، مما يتطلب مراقبة منتظمة.

اللوائح الرئيسية هي قانون البيئة والأمر الصادر في 2 فبراير 1998. وتوفر معايير مثل NF EN 13084-1 و EN 1990 و EN ISO 14122-1 وصحائف بيانات الاحتراق مبادئ توجيهية للتحجيم والسلامة والامتثال وإدارة الآثار البيئية المرتبطة بإخلاء أبخرة الاحتراق.

وصف المشروع والموقع

توسيع الطاقة الإنتاجية للسبائك: تركيب فرن جديد واستخراج إضافي لغازات المداخن

كجزء من مشروع زيادة الطاقة الإنتاجية للسبائك، سيتم تركيب فرن جديد (رقم 8) إلى جانب الفرن الحالي (رقم 7).
ستبلغ سعة هذا الفرن 65 طنًا وسيُستخدم لصهر المعادن الصلبة، وكذلك للحفاظ على المعدن في حالة سائلة للصب في خط إنتاج السبائك.

يعمل الفرنان بالترادف لضمان استمرارية الإنتاج.
سيتطلب هذا التمديد استخراج إضافي للغازات المحترقة إلى المدخنة الحالية.

تم بناء موقع ألومنيوم دونكيرك في عام 1991، وكان يضم في البداية 6 أفران ألومنيوم و3 وحدات صب صفائح وخط إنتاج سبيكة واحدة.
وفي عام 2004، تم تركيب فرن سابع، وفي عام 2015 تمت إضافة خط إنتاج سبيكة ثانية.
وفي عام 2022، تم تفكيك خط إنتاج السبائك الأول.
تضم قاعة المسبك الأفران المصفوفة بالطول، مع وجود مراوح لشفط الهواء وفتحات لإدخال الهواء النقي.

تحديد حجم المداخن الصناعية لأفران صهر الألومنيوم: العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها

تحجيم مداخن الاحتراق

يعتمد تحديد حجم المدخنة الصناعية لأفران صهر الألومنيوم على عدد من العوامل، بما في ذلك :

معدل تدفق الغاز: يجب حساب معدل تدفق الغاز الناتج عن أفران الصهر على أساس قدرتها على الصهر ونوع الوقود المستخدم.
وسيحدد معدل تدفق الغاز هذا حجم المدخنة اللازمة للسماح بالإخلاء الفعال.
درجة حرارة التشغيل : تعمل أفران صهر الألومنيوم بشكل عام في درجات حرارة عالية.
ومن المهم التأكد من أن حجم المدخنة مناسب لتحمل درجات الحرارة هذه دون تشوه أو تلف.
تكوين الأبخرة: قد تحتوي الأبخرة الناتجة أثناء صهر الألومنيوم على مركبات ضارة مثل جزيئات الألومنيوم أو انبعاثات الغازات السامة أو نواتج الاحتراق غير الكامل.
من المهم تحديد حجم المدخنة وفقًا لتركيبة الأبخرة لضمان الإخلاء الكافي ومنع أي تأثير ضار على البيئة.

يتم تحديد ارتفاع المدخنة حسب مستويات انبعاثات الملوثات ووجود عوائق يمكن أن تعيق تشتت الغازات.
ولا يجوز أن يكون أقل من 10 أمتار.
يتم تحديد هذا القياس وفقًا للمواد من 53 إلى 56 من المرسوم الصادر في 2 فبراير 1998 أو يتم حسابه على أساس نتائج دراسة ظروف تشتت الغازات المكيفة مع الموقع.

التدقيق في الموقع

كاميرا حرارية

يُستخدم CFD لمحاكاة وتحليل سلوك السوائل، مثل الهواء والماء والغازات وما إلى ذلك، داخل الفرن، من أجل فهم انتقال الحرارة وسرعة التدفق وظواهر الخلط.
أما التصوير الحراري، من ناحية أخرى، فيصور التغيرات في درجات الحرارة باستخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء، والتي تحول الاختلافات في درجات الحرارة إلى صور حرارية.
توفر هذه الصور معلومات قيمة عن المناطق الساخنة والباردة والاختلافات في درجات الحرارة في الفرن الصناعي.

Play Video

إسهام التكنولوجيا في صناعة الأفران: استخدام التصميم الميكانيكي الهيدروليكي المغناطيسي والتصوير الحراري لفهم العمليات الحرارية في الأفران الصناعية والتحكم فيها بشكل أفضل.

وباستخدام التصوير الحراري والتصوير الميكانيكي المغناطيسي المعتمد على الفرن معًا، يمكن للمهندسين اتخاذ إجراءات تصحيحية لتحسين كفاءة الطاقة في الأفران وتحسين عمليات الإنتاج وتقليل التكاليف التشغيلية وزيادة الأداء العام.
تتعدد فوائد استخدام التصوير الحراري في محاكاة CFD للأفران الصناعية.
فهو يوفر بيانات في الوقت الحقيقي وغير جراحية وغير معطلة لدرجات الحرارة داخل الفرن، مما يسهل اكتشاف المشاكل المحتملة، مثل البقع الساخنة المفرطة أو مناطق التبريد غير الكافي.

وبالإضافة إلى ذلك، يوفر التصوير الحراري الصناعي تصورًا واضحًا ومفهومًا لتدرجات درجات الحرارة، مما يساعد على اتخاذ قرارات سليمة بشأن تحسين العملية.
الهدف من التدقيق الحراري هو تحديد المواقع التي تتركز فيها الحرارة وإنشاء خريطة للمناطق الساخنة والباردة.
من المهم ملاحظة أن درجات الحرارة المقدمة تهدف إلى إعطاء تقدير عام وليس قياسًا دقيقًا.

وباختصار، فإن دمج التصوير الحراري في محاكاة CFD للأفران الصناعية يحسن بشكل كبير من فهم ظواهر انتقال الحرارة ويوجه المهندسين نحو تدابير تحسين أكثر فعالية ودقة.
وهذا يؤدي إلى تحسين الأداء وزيادة كفاءة الطاقة وخفض تكاليف التشغيل للشركات.

اختبارات الدخان

الغرض من اختبارات الدخان هو تصوير التهوية حول الفرن 7.
توفر هذه الاختبارات، مثل الصور الحرارية، بيانات إضافية للتحقق من صحة عمليات المحاكاة.
ونظرًا لوجود فتحات مثل مدخل الهواء والفتحات الجانبية للفرن، فمن الضروري النظر في الحجم المحيط بالفرن والظروف الهوائية السائدة.

Play Video

كيف يعمل الفرن

ينقسم تشغيل الفرن إلى عدة مراحل متميزة، بما في ذلك الصهر والتثبيت وارتفاع درجة الحرارة وفتح الباب والعمليات الأخرى.
يختلف تدفق الغاز خلال هذه المراحل ويتأثر بعدد الأفران العاملة.
ومن المتوخى إضافة الفرن 8 على أساس التناوب من أجل تحقيق معدلات تدفق الغاز المطلوبة بموجب اللوائح.

محاكاة CFD

محاكاة CFD لتحديد حجم المداخن والقنوات الصناعية

إحدى الطرق الرئيسية التي نستخدمها في نهجنا هيمحاكاة CFD (الحسابية الحسابية الديناميكيات) أو ديناميكيات الموائع الحسابية.
تمكّننا هذه التقنية المتطورة من تحليل ونمذجة سلوك السوائل، مثل الغازات أو السوائل أو المعلقات، باستخدام معادلات رياضية معقدة يتم حلها بواسطة الكمبيوتر.
ونتيجة لذلك، نحن قادرون على تقديم تنبؤات دقيقة ومفصّلة للظواهر الحرارية الهوائية وتدفق الموائع وانتقال الحرارة وانخفاض الضغط.

في الحالة المحددة لتصميم مدخنة الفرن الصناعي، تكون محاكاة CFD مفيدة بشكل خاص لفهم عملية الاحتراق وتحسينها.
من خلال دراسة خواص المائع (مثل درجة الحرارة والسرعة والضغط) وتفاعله مع المكونات المختلفة للمدخنة، يمكننا تقييم خسائر الضغط، أي الضغوط المفقودة أثناء تدفق المائع عبر النظام.

بالإضافة إلى ذلك، تسمح لنا محاكاة CFD بتحليل ارتفاع الضغط الناتج عن السحب الحراري الطبيعي في المدخنة.
هذه الظاهرة ضرورية لضمان الاستخراج الفعال للدخان وغازات المداخن، وذلك ببساطة باستخدام فرق درجة الحرارة بين داخل المدخنة وخارجها.
وبفضل النمذجة المتقدمة لدينا، يمكننا تحسين تصميم المدخنة لضمان أقصى قدر من السحب الحراري مع تقليل خسائر الضغط.

أخيرًا، ندرس أيضًا تآكل الغبار في غازات المداخن، وهي مشكلة رئيسية في التطبيقات الصناعية حيث يمكن أن تتسبب المواد الكاشطة في تآكل جدران المدخنة.
باستخدام محاكاة CFD، نحن قادرون على التنبؤ بالمناطق المعرضة للتآكل، وتحديد آليات التآكل واقتراح حلول الحماية المناسبة، مثل استخدام الطلاءات المقاومة أو إجراء تعديلات على هندسة المدخنة.

في EOLIOS، يضمن لك نهجنا المخصص ومهارات محاكاة CFD المتقدمة نتائج دقيقة وموثوقة لتحديد حجم مكدس الأفران الصناعية.
اتصل بنا اليوم لمناقشة متطلباتك الخاصة واكتشف كيف يمكننا مساعدتك في تحسين عملياتك الصناعية.

نموذج ثلاثي الأبعاد

يجب تقوية هيكل السقف محلياً للسماح بمرور المدخنة.
يتم توفير تقوية خاصة، على شكل عارضة قطرية، لتسهيل هذا الممر.
نظراً لضيق المساحة على السطح، هناك خمسة خيارات ممكنة لموقع هذا الممر.
ويفضل الموقعان 1 و5 لسهولة الوصول إليهما وملاءمتهما.

تحجيم المجاري الهوائية

لقد قمنا بتحسين الانحناءات والتوصيلات لتحسين كفاءة التدفق.
ويتمثل نهجنا في قصر كل انحناء على 3 عناصر كحد أقصى للتحكم في تكاليف التركيب.

نتائج محاكاة CFD

لقد أجرينا عمليات محاكاة للسيناريوهين الأكثر تطلبًا، أي وضع الانصهار للأفران 7 و8، ووضع الاحتفاظ للأفران 7 و8.
كان الهدف الرئيسي من هذه المحاكاة هو تقييم سرعات الطرد وتدفقات الهواء في مداخل الهواء الموجودة فوق نقطة القياس.

تقييم أداء مداخل الهواء لصهر وصيانة الأفران 7 و8: عمليات المحاكاة والتحليلات التفصيلية

لقد أجرينا عمليات محاكاة للسيناريوهين الأكثر تطلبًا، أي وضع الانصهار للأفران 7 و8، ووضع الاحتفاظ للأفران 7 و8. كان الهدف الرئيسي من هذه المحاكاة هو تقييم سرعات الطرد وتدفقات الهواء في مداخل الهواء الموجودة فوق نقطة القياس.

أُجريت عمليات محاكاة لتقييم أداء مداخل الهواء فوق نقطة القياس في سيناريوهين: صهر الأفران 7 و8، وصيانة الأفران 7 و8. كانت أبعاد مداخل الهواء مماثلة لأبعاد المداخن للأفران من 1 إلى 6. بالنسبة للمكدس الأول، أظهرت عمليات المحاكاة أن مداخل الهواء كان لها تأثير محدود على التدفق، مع تدفقات أقل بكثير من الهدف. ومع ذلك، كانت السرعات عند مخرج المداخن لا تزال تتماشى مع الأهداف. فيما يتعلق بالمكدس الثاني، كان لفقد الرأس الناجم عن الانحناءات الحادة في عمود الفرن 8 تأثير سلبي على تيار الهواء. وقد أدى ذلك إلى تقليل إمدادات الهواء الخارجي، وفي حالة أفران الصهر 7-8، عكس اتجاه التدفق. ومع ذلك، ظل الفرق في توزيع درجة الحرارة بين المكدسين ضئيلًا.