منظومة الإنذار المبكر للكشف عن التكلس في الفرازة المخروطية (السايكلون) الرابعة لفرن بادوش/التوسيع الثاني

Abstract

الخلاصة ان مشكلة التنبؤ بحصول التكلس في الفرازة(cyclone) الرابعة يعتمد على متحسسات الضغط والحرارة -المنصوبة تصميميا فيها ولكن هذه المتحسسات لا تتأثر بشكل مباشرومبكر بحصول التكلس الا بعد تفاقم المشكلة وحصول تكلس بحجم كبير مما يؤدي الى ايقاف الفرن,وبالتالي توقف العملية الإنتاجية والمباشرة بالمعالجة الموقعية ,وان هذه العملية تتطلب جهودا" استثنائية وكبيرة وغالبا ماتحصل اصابات جسيمة للعاملين اثناء المعالجة . ولقد كان للمنظومة الدور الكبير في الكشف عن وجود التكلس لمرات عديدة , من خلال مراقبة مؤشر التكلس في السيطرة المركزية حيث أنه في حالة الوضع الطبيعي للمؤشر يستمر تشغيل الفرن وفي حالة العكس يوقف وبالتالي تكون المعالجة السريعة لأزالة التكلس , وهو الهدف الأساس للبحث , وبالتالي الاستغناء عن المراقبة الموقعية من قبل العاملين الموجودين في الطوابق المرتفعة قرب الفرازة وكذلك اختصار وقت المعالجة , وزيادة ساعات التشغيل اليومية , وبالتالي زيادة الإنتاج ,والمحافظة على سلامة العاملين سواءا" اثناء المراقبة أو اثناء التشغيل.

المفتاح:الإنذارالمبكر , التكلس في الفرازة. المقدمة المعمل مصمم لإنتاج السمنت البورتلاندي العادي . انشأ من قبل شركة F.C.B.الفرنسية بخط واحد وبطاقة انتاجية مقدارها (3200 (طن/يوم و يعمل بالطريقة الجافة ذات التسخين والكلسنة المسبقة , من نوع SF-137 من شركة I.H.I اليابانية . يستخدم المعمل التقنيات العالية والتكنلوجيا الحديثة في صناعة السمنت , إذ يبدأ الانتاج من مقالع الطين والحجرالقريبة من المعمل لقلع المواد الاولية بعد اختيارها من قبل قسم السيطرة النوعية , ونقلها إلى الكسارة طاقتها الإنتاجية (1200) طن/ساعة لتكسيرها وخلطها بنسب بحيث تكون نسبة كاربونات الكالسيوم(75-76) % وتخلط وتمزج في مخزن المواد الاولية سعته ( 70000) طن تنقل المواد الى طواحين المواد الاولية وعددها اثنان الطاقة الانتاجية لكل واحدة منها ( 160) طن/ساعة لطحنها على شكل مسحوق تخزن في سايلوات المواد الأولية وعددها اثنان ايضا سعة الواحد منها (12500) طن . ترفع المواد الاولية الى المسخن الابتدائي(Preheater)لتسخينها بواسطة الغازات الصاعدة , والمسحوبة من الفرن وغازات الامرار الجانبي , والحرارة المتكونة في المكلسن الابتدائي يجري التبادل الحراري بين الغازات الصاعدة والمواد لتفكيك مايقارب 90%من كاربونات الكالسيوم الى اوكسيد الكالسيوم وثاني اوكسيد الكاربون , تكمل كلسنة المواد داخل الفرن الدوار الذي تصل درجة حرارته في منطقة الحرق (Firing Zone)بحدود (1450-1500)درجة مئوية, ودرجة حرارة النهاية الباردة منه الى(900-1000) درجة مئوية إذ يجري تحويل الاكاسيد الى مادة الكلنكر في نهاية الفرن , يبرد الكلنكر الخارج من الفرن داخل مبردة الكلنكر , ونظرا لكون المعمل يعمل بالطريقة الجافة, وبنظام الفرازات(cyclones), ونظرا لحصول تغييرات في الظروف التشغيلية احيانا وخاصة عند الفرازة الرابعة , التي تستلم الغازات الساخنة من المرحلة التي قبلها ,وهي مرحلة وجود المشاعل الأربعة لتسخين الغازات , في المسخن الأولي والتي تسمى منطقة الفرن الأبتدائي (Flash Furnace)و كذلك تعتبر المرحلة الرئيسة لفصل المواد المكلسنة(أي تفكك لكاربونات) . إن الأسباب الرئيسة لحصول التكلس في الفرازة الرابعة هي:- 1- ارتفاع درجة حرارة المواد داخل الفرازة(السايكلون) , عن الدرجة المطلوبة والتي هي حوالي (870) درجة مئويةكحد اقصى مما يؤدي إلى تكوين الكلنكر المبكر. 2- عطل بوابة التغذية بعد الفرازة الرابعة باتجاه مدخل الفرن,وتوقفها عن الحركة الاعتيادية. 3- سقوط الطابوق الناري من الفرازة الرابعةاو من انبوب التغذية اوسقوط الأنبوب الداخلي لنفس الفرازة وحصول انسداد في مجرى التغذية. 4- في حالة توقف منظومة فصل القلويات(Alkali by pass) للصيانة المفاجئة وانسداد منطقة الأنبوب الصاعد.هذه الأسباب تؤدي إلى توقف جريان المواد إلى الأسفل باتجاه مدخل الفرن , وبالرغم من مؤشرات قياس درجة الحرارة , وقياس الضغط ,إلا أن الفرق في القراءات طفيفة في بداية التكلس ,ولا يمكن التنبؤ بوجود التكلس الا بعد تراكم كميات كبيرة للمواد داخل الفرازة , ومعالجتها تحتاج إلى وقت طويل وجهود كبيرة ولمنظومة الإنذار المبكر دور كبير جدا لكشف المشكلة , ومعالجتها بسرعة , سواءا" من السيطرة المركزية , وذلك من خلال تقليل درجة حرارة المسخن الأولي (FF )أوبإرسال احد العاملين إلى منطقة الفرازة لتحريك البوابة دون إيقاف الفرن.

الجزء العملي تتكون المنظومة من ثلاثة اجزاءوكما يأتي:- 1-Pressure Transmitter:- وظيفته هي التحسس بوجود فرق ضغط سالب داخل الأنبوب النازل من الفرازة مع الضغط الجوي وهذا الفرق يتحول الى اشارة كهربائية والتي تتراوح قيمتها (4-20)ملي امبيرإذ ان هذه القيمة تتحول الى مؤشر كهربائي بقيمة الضغط السالب والتي تتراوح من (صفر الى ( -200dpوحصول الشفط , وان مؤشر قراءة الضغط يوجد في السيطرة المركزية . 2-مجهز القدرة:- وهو عبارة عن مصدر الطاقة الكهربائية (dc) وظيفته تجهيز الجهاز في الفقرة الأولى )48)فولت بواسطة سلك ذي قطبين موجب وسالب(+ -). 3-(Indicator):- عبارة عن مؤشر كهربائي في السيطرة المركزية ذي تدريجات لقياس الضغط والتي تتراوح 0 -200)dp)هو جهاز من نوع (analog) تستلم الاشارة من جهاز مثبت في الموقع والقريب من الفرازة المخروطية (cyclone) نتيجة تحويل الضغط المتولد من الانبوب النازل من الفرازة المخروطية (cyclone) الى (ملي امبير). عمل المنظومة : قبل عملية نصب المنظومة , وعند حصول التكلس , كان المشغل ومن خلال السيطرة المركزية وبالاعتماد على درجات الحرارة وضغوطات الفرازات المخروطية(cyclones) وخاصة الرابع ,لا يستطيع معرفة حصول التكلس في الفرازة المخروطية الرابعة الا بعد مرحلة خطرة جدا , بحيث تصل حالة التكلس الى امتلاء حوالي نصف الفرازة المخروطية بالمواد, بل احيانا أكثر من ذلك, وهذه الكمية تقدر بأكثر من (100) طن وعندها يحصل التغيير في درجات الحرارة والضغوطات اي حصول تغيير في ظروف الفرن التشغيلية , سابقا عند حدوث المشكلة يوقف تشغيل الفرن فورا , وثم اطفاء الشعلة , والمباشرة بفتح البوابات الخاصة بالفرازة المخروطية , بل القيام احيانا باستحداث فتحات جديدة في جسم الفرازة المخروطية لما لهذه العملية من تأثير سلبي على بناء الطابوق داخل السايكلون , رغم انها تساهم في تسهيل عملية ازالة التكلس , والعملية ايضا تحتاج الى عدد كبير من العاملين للمساهمة في عملية ازالة التكلس, وفي مناطق مختلفة من الفرازة المخروطية, وصرف جهود كبيرة واللجوءالى استخدام الهواء المضغوط ,وتؤدي العملية الأخيرة أحيانا الى اصابات عمل بليغة وخطيرة نتيجة خروج المواد بالاتجاه المعاكس لاتجاه الهواء المضغوط ,وحصول احيانا اصابات حروق في الاجزاء المكشوفة من جسم الانسان مثل الأطراف والعيون,واستنشاق الأتربة التي تؤدي الى ضيق التنفس .والآن وبعد نصب المنظومة في قمع الفرازة المخروطية الرابعة وعند حدوث أي تراكم , ستؤدي الحالة الى زيادة سرعة الغازات , نتيجة تضييق قطر الأنبوب, ولأنه وكما معروف بان العلاقة بين السرعة والقطر علاقة عكسية ,لذا في هذه الحالة تزيد حالة الشفط(Vacuum)في الأنبوب النازل للمواد وبالتالي الى ارتفاع الشفط في الأنبوب الخاص بالمنظومة و المرتبط بالأنبوب الخاص في نهاية الفرازة المخروطيةوعندها سيؤثر على المتحسسات الموجودة في المنظومة, وتنتقل الإشارة إلى مؤشر التكليس في السيطرة المركزية واشتغال المنبه الكهربائي وظهور عبارة على الشاشة التلفزيونية وهي(4cyclon low pressure ) وهذا يدل على حدوث تكلس جزئي في انبوب نزول المواد ,فيقوم مشغل الفرن بمعالجة المشكلة, مع المحافظة على استمرار اشتغال الفرن لحين رجوع الإشارةإلى الحالة الطبيعية, والمعالجة تكون بتقليل درجة حرارة الغازات في الفرازة المخروطية الرابعة قليلا, وذلك بتقليل كمية النفط للمشاعل الأربعة, وكذلك تكليف العمال بالقيام بتحريك البوابة اسفل الفرازة المخروطية.اما في حالة حصول التكليس اللحظي, وذلك بحصول عطل البوابة, فتتوقف حركة المواد في الأنبوب, وبالتالي يكون الشفط (Vacuum ) صفر وبهذه الحالة ستكون حالة المؤشر في السيطرة المركزية عند الصفر.

المناقشة والأستنتاج ان نتائج البحث تشير الى تحقيق الأهداف التالية: 1-المحافظة على استمرار عمل الفرن وتقليل التوقفات. 2-الاستغناء عن دور العاملين في مراقبة تكليس الفرازة المخروطية في الطوابق من خلال فتحة صغيرة فيها,علما بأن ظروف المراقبة في الموقع صعبة بسبب الحرارة المنبعثة من الفرازات المخروطية,وكذلك تجنب الغبار المتسرب لبعض المناطق الضعيفة للفرازات المخروطية. 3-المحافظة على تصميم الفرازة المخروطية وعدم عمل فتحات في السايكلون. 4-حصول المردود الأقتصادي للمنظومة نتيجة تقليل توقفات عمل الفرن ,وكما يأتي:- إن عملية التكلس كانت سابقا تؤدي الى ايقاف عمل الفرن وحسب شدة التكلس وتستغرق بين(15-20)يوم فاذا حسب إنتاج الفرن من مادة الكلنكر بمعدل (2000)طن/يوم علما بأن الطاقة التصميمية للفرن (3200)طن/يوم امكن حساب الخسارة (1,2) مليار دينار/لكل توقف و تكون خلال السنة بمبلغ (4,8) مليار دينار. 5-المردود الأقتصادي لتصميم المنظومة بدلا" من الشراء,كما يأتي:- شراء المنظومة (استيراديا) مع فترة التجهيز, حوالي (10) مليون دينار عراقي,اما توفير المنظومة بالقدرات الذاتية كان بسبب وجود ادوات احتياطية في المعمل لمنظومات مماثلة فجمعت وجهزت وربطت بكلفة حوالي (3) مليون دينار عراقي.

المصادر 1- مخططات شركة اف.سي.بي الفرنسية للأجهزة الدقيقة لسنة1983 2- محاضرات الخبير الفني الأستاذ زهير خليل الحيالي/الشركة العامة للسمنت الشمالية المطبوعة بتاريخ 1988.