گام ملی در مهندسی نسوز و بهینه سازی مصرف انرژی : بازطراحی حرارتی و بومی سازی آجر نیمه سنگین شاموتی
به گزارش پایگاه خبری معدن نامه، این اقدام، در شرایط محدودیت انرژی و افزایش وابستگی صنایع به فناوری و مواد اولیه خارجی، جایگاه ویژه‌ای در سطح ملی پیدا می‌کند.
چارچوب مسئله و ضرورت اقدام
اندازه‌گیری های میدانی طی دو سال اخیر نشان داد که دمای پوسته کوره تکلیس در برخی نقاط به حدود ۴۳۰ درجه سانتی گراد رسیده است؛ دمایی فراتر از محدوده مجاز آلیاژ به‌کاررفته در بدنه.استمرار این شرایط خطر افزایش احتمال آسیب جدی و تغییر شکل پوسته و کاهش عمر رینگ و غلتک های کوره را به همراه داشت
در کنار این موضوع، محدودیت جدی در تأمین گاز و لزوم افزایش راندمان انرژی، ضرورت بازنگری اساسی در ساختار نسوز کوره را تقویت کرد.
روش شناسی و تحلیل فنی
به‌منظور دستیابی به تصویری دقیق از رفتار حرارتی کوره، مدل‌سازی کامل هندسه و رفتار حرارتی با استفاده از نرم افزارهای سالیدورکس، انسیس و متلب انجام شد. سه مکانیسم اصلی انتقال حرارت—هدایت در لایه های نسوز، جابه‌جایی در گازهای داغ و تشعشع حرارتی—در مدل لحاظ شد و داده های میدانی شامل دماهای داخلی و خارجی، ضخامت مؤثر لایه ها و شرایط واقعی بهره برداری در آن اعمال گردید.
تحلیل‌ها نشان داد که ترکیب فعلی آجرها و کاهش ضخامت عایق در برخی نقاط، سهم قابل توجهی در افزایش اتلاف حرارتی پوسته کوره داشته است.
اقدامات اصلاحی و طراحی جدید
براساس نتایج تحلیل حرارتی، مجموعه ای از اصلاحات طراحی اعمال شد که شامل موارد زیر است: استفاده از آجر نیمه سنگین شاموتی با ضریب هدایت پایین تر، تقویت و افزایش ضخامت لایه عایق در منطقه پخت، بازطراحی الگوی آجرچینی با هدف کاهش انتقال حرارت
بهینه‌سازی ترکیب لایه های نسوز بر اساس نتایج محاسبات عددی
پیاده سازی این طرح ها منجر به کاهش ۶۰ تا ۸۰ درجه‌ای دمای پوسته کوره در نقاط بحرانی شد؛ مقداری که نقش مؤثری در افزایش عمر سازه ای و کاهش استرس حرارتی تجهیزات دارد.
بومی سازی آجر نیمه سنگین شاموتی
بخش مکمل پروژه، توسعه و ساخت داخلی آجر نیمه سنگین شاموتی بود که پیش از این از منابع خارجی تأمین می‌شد. تولید داخلی این محصول ضمن تضمین تأمین پایدار، باعث کاهش وابستگی و ایجاد یک مزیت راهبردی در زنجیره تأمین نسوز کشور شده است.
نتایج کمی این اقدام عبارت اند از: صرفه جویی ارزی سالانه حدود ۵۰ هزار دلار، حذف کامل وابستگی به واردات آجر شاموتی، افزایش قابلیت برنامه‌ریزی در تعمیرات و توقفات دوره‌ای و امکان توسعه تدریجی ظرفیت تولید نسوزهای بومی.
بهبود شاخص های بهره‌برداری
ترکیب بازطراحی حرارتی و بومی سازی نسوز، اثرات قابل اندازه‌گیری بر عملکرد کوره داشته است: کاهش حدود ۱۰ درصدی مصرف گاز طبیعی معادل ۴.۵ میلیون مترمکعب در سال، افزایش ۲۰ درصدی کیفیت پخت و تناژ تولید، افزایش ۱۵ درصدی آماده به کاری و کاهش توقفات غیرمترقبه وکاهش تنش های حرارتی و ارتقای ایمنی تجهیزات و کارکنان.
اجرای کامل این طرح ها، علاوه‌بر ایجاد یک الگوی موفق برای بهینه‌سازی حرارتی در صنایع انرژی بر، نشان‌دهنده ظرفیت فنی کشور در توسعه مواد نسوز تخصصی و طراحی راهکارهای جایگزین واردات است.
این پروژه به عنوان یک نمونه ملی، اثبات می‌کند که با اتکا به توان مهندسی داخلی می‌توان نیازهای حیاتی صنایع راهبردی را بدون وابستگی خارجی پاسخ داد و در عین حال بهره‌وری انرژی را به‌طور محسوسی ارتقا داد. پروژه بازطراحی حرارتی کوره آهک و بومی سازی آجر نیمه سنگین شاموتی، نمونه‌ای موفق از هم افزایی دانش مهندسی، تحلیل عددی و ظرفیت تولید داخل است.
این اقدام نه تنها یک مسئله عملیاتی را به صورت پایدار حل کرده، بلکه مسیر توسعه نسوزهای بومی و ارتقای راندمان انرژی در سایر واحدهای مشابه کشور را نیز هموار می‌کند. این پروژه با حمایت و پشتیبانی فنی مدیران محترم بخش و نت مواد اولیه، و مشارکت واحد های بهره برداری و نت آهک ، نسوز، تحقیق و توسعه و مهندسی کارخانه به سرانجام رسید.
