استرداد حرارة غاز المداخن في مصانع بثق مقاطع الألمنيوم

تتميز خطوط إنتاج قطاعات الألمنيوم بأنها تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة-، خاصة في أفران تسخين القضبان والأفران القديمة. يتم تفريغ كميات كبيرة من غازات المداخن ذات درجات الحرارة المرتفعة-بشكل مستمر، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة في الطاقة الحرارية. تقوم أنظمة استعادة حرارة غاز المداخن بالتقاط هذه الحرارة المهدرة وإعادة استخدامها في عملية الإنتاج، مما يوفر توفيرًا كبيرًا في الوقود، ويقلل الانبعاثات، ويحسن كفاءة المصنع بشكل عام.

بالنسبة لمصنعي سحب الألمنيوم الذين يواجهون ارتفاع تكاليف الطاقة واللوائح البيئية الأكثر صرامة، أصبح استرداد غاز المداخن استثمارًا استراتيجيًا وليس ترقية اختيارية.

 

المصادر الرئيسية لغاز المداخن في خطوط البثق

في محطة بثق قطاعات الألومنيوم النموذجية، يتم توليد غاز المداخن بشكل أساسي من:

• أفران تسخين البليت (الغاز الطبيعي أو غاز البترول المسال)
• أفران الشيخوخة وأفران المعالجة الحرارية
• أفران التسخين والتجانس

تتراوح درجات حرارة غاز العادم عادة من 300 درجة إلى 700 درجة، مما يمثل فرصة قوية لاستعادة الحرارة.

حلول استعادة حرارة غاز المداخن لسحب الألمنيوم

1. التسخين المسبق لهواء الاحتراق (أجهزة الاسترداد)

تعمل أجهزة استرداد الهواء-إلى-الهواء أو الغاز-إلى-الهواء على نقل الحرارة من غاز المداخن إلى هواء الاحتراق النقي قبل دخوله إلى الشعلات.

فوائد:

تخفيض استهلاك الوقود بنسبة 10-25%

درجة حرارة اللهب أعلى وأكثر استقرارًا

تحسين توحيد درجة حرارة الفرن

تعد هذه إحدى طرق الاسترداد الأكثر تطبيقًا وموثوقية على نطاق واسع في مصانع البثق.

2. معالجة الهواء أو تسخين الفضاء

يمكن استخدام الحرارة المستردة للتسخين المسبق:

شيخوخة دوران الهواء في الفرن

تهوية ورشة العمل أو-تجديد الهواء

مناطق التجفيف أو التسخين في العمليات المساعدة

هذا النهج يزيد من استخدام الحرارة، وخاصة في المناخات الباردة.

3. توليد الماء الساخن أو الزيت الحراري

عن طريق تركيب مبادل حراري لغاز المداخن، يمكن تحويل الحرارة المهدورة إلى:

الماء الساخن لمرافق النبات

زيت حراري للتسخين غير المباشر للأفران القديمة أو العمليات الأخرى

يعد هذا الحل مناسبًا عندما لا يتمكن التسخين المسبق للهواء وحده من امتصاص كل الحرارة المهدرة المتوفرة.

4. تسخين الخام أو المادة

يمكن أيضًا استخدام الحرارة المستردة للتسخين المسبق:

سبائك الألومنيوم قبل دخولها الفرن

الأدوات أو يموت للحد من استهلاك الطاقة عند بدء التشغيل

وهذا يقلل من حمل الفرن ويقصر دورات التسخين.

 

اعتبارات التصميم الرئيسية

يجب تصميم أنظمة استعادة غاز المداخن لقذف الألمنيوم لتتناسب مع خصائص العملية:

• درجة حرارة غاز المداخن ومعدل التدفق
• غبار وملوثات أكسدة الألومنيوم
• قيود انخفاض الضغط
• التمدد الحراري والتدوير
• اختيار المواد: الفولاذ الكربوني، أو الفولاذ المقاوم للصدأ، أو السبائك-التي تتحمل درجات الحرارة العالية

يعد التحكم السليم في التلوث والوصول للصيانة أمرًا ضروريًا لتحقيق الأداء على المدى الطويل-.

 

دراسة حالة: استعادة غاز المداخن في مصنع لسحب مقاطع الألمنيوم

• خلفية المشروع

يقوم مصنع بثق الألمنيوم بتشغيل فرنين لتسخين البليت مع درجة حرارة غاز العادم تبلغ حوالي 520 درجة. وشكلت تكاليف الوقود جزءا كبيرا من نفقات الإنتاج، وسعت الإدارة إلى تحسين كفاءة الطاقة دون تعطيل الإنتاج.

• التحديات

ارتفاع استهلاك الوقود لكل طن من التشكيل المبثوق

كمية كبيرة من حرارة غاز المداخن غير المستخدمة

مساحة محدودة للمعدات الإضافية

• تم تنفيذ الحل

تم تركيب جهاز استرداد هواء مخصص-إلى-الهواء على كل عادم فرن لتسخين هواء الاحتراق مسبقًا.

المعلمات الرئيسية

درجة حرارة مدخل غاز المداخن: ~520 درجة

درجة حرارة مخرج هواء الاحتراق: ~350 درجة

نوع المبادل الحراري:-جهاز استرداد أنبوبي ذو درجة حرارة عالية

التكامل: التعديل التحديثي المباشر مع الشعلات الموجودة

• النتائج التي تم تحقيقها

توفير الغاز الطبيعي: ~18%

خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: أكثر من 1200 طن/سنة

تحسين استقرار تسخين الفرن

فترة الاسترداد: حوالي 10 أشهر

يعمل النظام بشكل مستمر مع الحد الأدنى من الصيانة، مما يؤكد مدى ملاءمة استعادة غاز المداخن لخطوط إنتاج البثق.

 

خاتمة

يعد استرداد حرارة غاز المداخن لخطوط إنتاج مقاطع الألمنيوم طريقة مجربة وفعالة لتقليل استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل والأثر البيئي. من خلال استعادة الحرارة المهدرة من أفران تسخين القضبان والأفران القديمة، يمكن لمصانع البثق أن تعزز الكفاءة الحرارية بشكل كبير مع الحفاظ على جودة المنتج ومرونة الإنتاج.