تحجيم المدخنة الصناعية – الفرن
تحديد حجم المدخنة الصناعية
إن تحديد أحجام المداخن الصناعية في القطاعات التي تعالج المواد الخام مثل الألومنيوم أمر ضروري لتحسين أداء المنشآت. وهذا يأخذ في الاعتبار المعايير التقنية والتنظيمية والبيئية لتلبية متطلبات كفاءة الطاقة وخفض الانبعاثات.
باستخدام مشروع EOLIOS كمثال، تتناول هذه المقالة ميزات التصميم المحددة المطلوبة لأفران الألومنيوم المداخن، مع تسليط الضوء على أهمية الحلول المتقدمة للتحكم في انبعاثات الدخان والغازات مع الامتثال للمعايير البيئية.
تحديد حجم المدخنة الصناعية - أفران الألومنيوم
السنة
2024
العميل
ألومنيوم دونكيرك
الموقع
فرنسا
التصنيف
العمليات الصناعية
مواصلة التصفح :
مشاريعنا الأخرى :
آخر الأخبار :
الملف الفني :
تحديد أحجام المداخن الصناعية كجزء من تحديث الفرن
أهمية تفريغ غازات المداخن: البيئة والسلامة وراحة المشغل
يعد إخلاء أبخرة الاحتراق أمرا بالغ الأهمية للبيئة والسلامة وراحة المشغل. يخضع تصميم المدخنة للوائح. تعمل المدخنة كمستخرج للمدخنة عن طريق إنشاء فراغ لاستخراج الأبخرة من غرفة الاحتراق. يرفض الأبخرة عن طريق رفعها لتعزيز انتشارها وتقليل تأثيرها البيئي.
لا يوجد شرط قانوني ، لكن المعيار يوصي بإجراء تدقيق كل عامين. تتعرض المداخن لدرجات حرارة عالية وهجوم حمضي ، مما يتطلب مراقبة منتظمة.
واللوائح الرئيسية هي قانون البيئة والمرسوم المؤرخ 2 شباط/فبراير 1998. توفر معايير مثل NF EN 13084-1 و EN 1990 و EN ISO 14122-1 وأوراق بيانات الاحتراق إرشادات لتحديد حجم الآثار البيئية المتعلقة بإخلاء أبخرة الاحتراق وسلامتها والامتثال لها وإدارتها .
وصف المشروع والموقع
توسيع الطاقة الإنتاجية للسبائك: تركيب فرن جديد واستخراج إضافي لغازات المداخن
كجزء من مشروع زيادة الطاقة الإنتاجية للسبائك ، من المتوخى تركيب فرن جديد (رقم 8) بجوار الفرن الحالي (رقم 7). ستبلغ سعة هذا الفرن 65 طنا وسيتم استخدامه لصهر المعادن الصلبة ، وكذلك للحفاظ على المعدن في حالة سائلة للصب في خط إنتاج السبائك.
يعمل الفرنان جنبا إلى جنب لضمان استمرارية الإنتاج. سيتطلب هذا التمديد استخراجا إضافيا لغازات المداخن إلى المكدس الحالي.
يتكون موقع الألومنيوم Dunkerque ، الذي تم بناؤه في عام 1991 ، في البداية من 6 أفران ألمنيوم و 3 وحدات صب ألواح و 1 خط إنتاج سبائك. في عام 2004 ، تم تركيب فرن سابع ، وفي عام 2015 ، تمت إضافة خط إنتاج سبائك ثان. في عام 2022 ، تم تفكيك أول خط إنتاج السبائك. تضم قاعة المسبك الأفران المصطفة بالطول ، مع مهويات لاستخراج 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 :
- تدفق الغاز: يجب حساب تدفق الغاز الناتج عن أفران الصهر وفقًا لقدرتها على الصهر ونوع الوقود المستخدم.
سيحدد معدل تدفق الغاز هذا حجم المدخنة اللازمة للسماح بالتهوية الفعالة. - درجة حرارة التشغيل : تعمل أفران صهر الألومنيوم بشكل عام في درجات حرارة عالية.
من المهم التأكد من أن حجم المدخنة يتحمل درجات الحرارة هذه دون تشوه أو تدهور. - تكوين الأبخرة: قد تحتوي الأبخرة الناتجة أثناء صهر الألومنيوم على مركبات ضارة مثل جسيمات الألومنيوم أو انبعاثات الغازات السامة أو نواتج الاحتراق غير الكامل.
من المهم تحديد حجم المدخنة وفقا لتكوين الدخان لضمان الإخلاء الكافي ومنع أي تأثير ضار على البيئة.
يتم تحديد ارتفاع المكدس بناء على مستويات انبعاث الملوثات ووجود عوائق يمكن أن تعيق تشتت الغاز. لا يمكن أن يكون أقل من 10 أمتار. يتم تحديد هذا القياس وفقا للمواد من 53 إلى 56 من الأمر المؤرخ 2 فبراير 1998 أو يتم حسابه على أساس نتائج دراسة ظروف تشتت الغاز المتكيفة مع الموقع
التدقيق في الموقع
كاميرا التصوير الحراري
يستخدم CFD لمحاكاة وتحليل سلوك السوائل ، مثل الهواء والماء والغازات وما إلى ذلك ، داخل الفرن ، من أجل فهم ظواهر نقل الحرارة وسرعة التدفق والخلط. من ناحية أخرى ، يتيح التصوير الحراري تصور تغيرات درجات الحرارة باستخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء ، والتي تحول الاختلافات في درجات الحرارة إلى صور حرارية. توفر هذه الصور معلومات قيمة حول المناطق الساخنة والباردة وانحرافات درجة الحرارة في الفرن الصناعي.
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 الحراري الميكانيكي معًا، يمكن للمهندسين اتخاذ إجراءات تصحيحية لتحسين كفاءة طاقة الفرن وتحسين عمليات الإنتاجوتقليل التكاليف التشغيلية وزيادة الأداء العام.
مزايا التصوير الحراري في سياق محاكاة CFD للأفران الصناعية متعددة.
يوفر بيانات في الوقت الفعلي وغير جراحية وغير مزعجة عن درجات الحرارة داخل الفرن ، مما يسهل اكتشاف المشكلات المحتملة ، مثل النقاط الساخنة المفرطة أو مناطق التبريد غير الكافية.
بالإضافة إلى ذلك ، يسمح التصوير الحراري الصناعي بتصور واضح ومفهوم لتدرجات درجة الحرارة ، مما يساعد على اتخاذ قرارات سليمة حول تحسين العملية. الغرض 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 بدلا من قياس دقيق.
باختصار ، فإن دمج التصوير الحراري في محاكاة CFD للأفران الصناعية يحسن بشكل كبير من فهم ظواهر نقل الحرارة ويوجه المهندسين نحو تدابير تحسين أكثر كفاءة ودقة. وهذا يؤدي إلى تحسين الأداء وتحسين كفاءة الطاقة وخفض تكاليف التشغيل للشركات.
اختبارات الدخان
الغرض من اختبارات الدخان هو تصور التهوية حول الفرن 7. توفر هذه الاختبارات ، بالإضافة إلى الصور الحرارية ، بيانات إضافية للتحقق من صحة عمليات المحاكاة. نظرا لوجود فتحات مثل إمداد الهواء والفتحات الجانبية للفرن ، من الضروري مراعاة الحجم المحيط بالفرن وظروف الهواء السائدة فيه.
كيف يعمل الفرن
ينقسم تشغيل الفرن إلى عدة مراحل متميزة ، بما في ذلك الصهر والإمساك والتسخين وفتح الأبواب وغيرها من العمليات. يختلف معدل تدفق الغاز خلال هذه المراحل ويتأثر بعدد الأفران العاملة. تعتبر إضافة الفرن 8 بالتناوب لتحقيق معدلات تدفق الغاز اللازمة وفقا للوائح.
محاكاة CFD
محاكاة CFD لتحديد حجم المداخن والقنوات الصناعية
إحدى الطرق الرئيسية التي نستخدمها في نهجنا هي CFD (السائل الحسابي) الديناميات) أو ديناميات الموائع الحسابية. تسمح لنا هذه التقنية الحديثة بتحليل ونمذجة سلوك السوائل ، مثل الغازات أو السوائل أو المعلقات ، باستخدام معادلات رياضية معقدة يتم حلها عن طريق الحساب. نتيجة لذلك ، نحن قادرون على تقديم تنبؤات دقيقة ومفصلة حول الظواهر الحرارية الهوائية ، وتدفقات السوائل ، ونقل الحرارة ، وكذلك انخفاض الضغط.
في الحالة المحددة لتصميم المداخن للأفران الصناعية ، تعد محاكاة CFD مفيدة بشكل خاص لفهم عملية الاحتراق وتحسينها. من خلال دراسة خصائص السائل (على سبيل المثال ، درجة الحرارة والسرعة والضغط) وتفاعله مع المكونات المختلفة للمكدس ، يمكننا تقييم انخفاض الضغط ، أي الضغوط المفقودة أثناء تدفق السائل عبر النظام.
بالإضافة إلى ذلك ، تسمح لنا محاكاة CFD بتحليل ارتفاع الضغط بواسطة السحب الحراري الطبيعي في المدخنة. هذه الظاهرة ضرورية لضمان الاستخراج الفعال لغازات المداخن والغازات ، ببساطة عن طريق استخدام فرق درجة الحرارة بين داخل وخارج المدخنة. من خلال النمذجة المتقدمة لدينا ، يمكننا تحسين تصميم المدخنة لضمان أقصى قدر من السحب الحراري مع تقليل خسائر الضغط.
أخيرا ، ندرس أيضا تآكل الغبار في غازات المداخن ، وهي مشكلة رئيسية في التطبيقات الصناعية حيث يمكن للمواد الكاشطة أن تلحق الضرر بجدران المداخن. باستخدام محاكاة CFD ، نحن قادرون على التنبؤ بالمناطق المعرضة للتآكل ، وتحديد آليات التآكل واقتراح حلول الحماية المناسبة ، مثل استخدام الطلاءات المقاومة أو التغييرات في هندسة المدخنة.
في EOLIOS ، يضمن لك نهجنا الشخصي ومهاراتنا المتقدمة في محاكاة CFD نتائج دقيقة وموثوقة لتصميم مداخن الأفران الصناعية. اتصل بنا اليوم لمناقشة احتياجاتك الخاصة ومعرفة كيف يمكننا مساعدتك في تحسين عملياتك الصناعية.
نموذج ثلاثي الأبعاد
يجب تقوية هيكل السقف محليا للسماح بمرور المدخنة. يتم توفير تعزيز خاص ، في شكل شعاع قطري ، لتسهيل هذا المرور. نظرا لقيود المساحة على السطح ، هناك خمسة خيارات ممكنة لموقع هذا الممر. يفضل استخدام الموضعين 1 و 5 بسبب إمكانية الوصول إليهما وملاءمتهما.
تحجيم المجاري الهوائية
لقد قمنا بتحسين المرفقين والوصلات لتحسين كفاءة التدفق. نهجنا هو قصر كل منعطف على 3 عناصر كحد أقصى للتحكم في تكاليف التنفيذ.
نتائج محاكاة CFD
تم إجراء عمليات محاكاة للسيناريوهين الأكثر تطلبا ، أي طريقة ذوبان الأفران 7 و 8 ، وكذلك طريقة الاحتفاظ بالفرنين 7 و 8. كان الهدف الرئيسي من عمليات المحاكاة هذه هو تقييم سرعات القذف وتدفقات الهواء عند مداخل الهواء 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: ذوبان الأفران 7 و8، وصيانة الأفران 7 و8.
كانت أبعاد مداخل الهواء مماثلة لأبعاد مداخن الأفران من 1 إلى 6.
بالنسبة للمكدس الأول، أظهرت عمليات المحاكاة أن مداخل الهواء كان لها تأثير محدود على التدفق، حيث كانت التدفقات الداخلة أقل بكثير من الهدف.
ومع ذلك، كانت سرعات خروج المكدس لا تزال تتماشى مع الأهداف.
في حالة المدخنة الثانية، كان لفقدان 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 المدخنتين ضئيلًا للغاية.
فيديو ملخص الدراسة
اكتشف مشاريع أخرى
التحجيم – المداخن – المختبر
تحجيم المدخنة الصناعية – الفرن
نظام معالجة الدخان – CO2
معالجة المركبات العضوية المتطايرة لتحسين العملية
تصفيح خزان التخزين الحراري
مجموعات المولدات – GE1
تحسين جودة الهواء – المصنع
التحجيم – المداخن – المختبر
محطة المعالجة ذات درجة الحرارة العالية
التهوية الطبيعية – علم المعادن
الأواني الزجاجية – كونياك
تهوية طبيعية – ألومنيوم دونكيرك
الورشة الصناعية – المكسيك
تحجيم المدخنة الصناعية – الفرن
