دستاوردهای پروژه های بهینه‌‌سازی کوره های آهک پزی یک و دو

کارگاه‌های تولید آهک (خطوط یک و دو پلی‌زیوس ) بخش آگلومراسیون درسال ۱۳۶۳ با دو کوره دوار (Rotary kiln ) به ظرفیت اسمی ۵۵۰ تن در روز راه‌اندازی گردید و به طور پیوسته و بدون تغییر در تکنولوژی و تجهیزات، تاکنون به تولید ادامه داده است. لذا با توجه به قدمت حدود ۴۰ ساله این واحد و براساس تصمیمات اخذ شده، خدمات ممیزی فنی این کارگاه برای بهینه‌سازی خط تولید و همچنین کاهش غبار خروجی از دودکش به حد مجاز استاندارد از نیمه دوم سال ۱۳۹۹ به شرکت نوید صنعت سبز واگذار شد تا پس از شناسایی ایرادات موجود، بهترین روش جهت تعمیرات اساسی و همچنین بهینه‌سازی و رسیدن به نتایج مطلوب را پیشنهاد نماید.

بر همین اساس تعریف و اجرای پروژه «بهینه‌سازی فرآیند احتراق کوره آهک شماره یک و دو بخش اگلومراسیون» به عنوان یک پروژه منحصر به فرد و نوآورانه، در راستای پروژه های محیط زیستی کارخانه و ذیل طرح های در دست اقدام واحد اکولوژی مدیریت هماهنگی امور مهندسی و نظارت و با همکاری واحد پخت آهک مدیریت آگلومراسیون صورت پذیرفت که در درجه اول به منظور رفع مغایرت گاز و غبار خروجی کوره و تطبیق پارامترهای مختلف بهره برداری (گاز و غبار) آن با ظرفیت سیستم غبارگیر موجود (ESP and Cyclone) تعریف گردید و اهدافی از جمله کاهش و بهینه سازی مصارف انرژی حرارتی وذالکتریکی خط تولید نیز برای آن تعریف گردید.

در همین راستا پس از ممیزی فنی مجموعه خط تولید کوره های آهک شماره ۱ و ۲ و پیرو جلسات فنی مشترک با مدیریت های مختلف و ذی ربط، اجرای آن برای کوره آهک شماره ۲ طی ۶ ماه( از خردادماه تا آذرماه ۱۴۰۰ ) و پس از کسب تجارب موفقیت آمیز از این پروژه ، در بهار ۱۴۰۱ نیز برای کوره آهک شماره یک طی ۶ ماه از اردیبهشت تا آبان ۱۴۰۱ به انجام رسید.

در چارچوب ممیزی فنی خط تولید از منظر فرایندی و باتوجه به اندازه‌‌گیری و پایش پارامترهای فرآیندی کوره آهک و تطبیق شرایط فعلی (Actual) با طراحی اولیه کارخانه (Design)، مشخص گردید راندمان احتراق مشعل افت محسوسی داشته و مصرف سوخت به ازاء هر کیلوگرم محصول تولیدی، بسیار بالاست که ضمن تحمیل زیان مالی به کارخانه، ازعوامل انتشار آلودگی نیز می باشد. به نحوی که راندمان پایین مشعل کوره علاوه بر مصرف سوخت بیشتر، باعث افزایش حجم هوای مازاد درکوره شده و به تبع آن افزایش سرعت و دبی گاز در سیستم غبارگیری (ESP and Cyclone) را به دنبال دارد. به طوری که گازهای حاصل از احتراق با حجم بیشتری تولید و به دلیل سرعت افزوده شده گاز غبار بیشتر (مصرف سوخت بیشتر => حجم محصولات احتراق بیشتر + ثابت بودن مقطع عبورگاز=> سرعت عبور بالاتر گاز + مواد پودری موجود در مسیر گاز => حجم گاز و غبار بیشتر به همراه گاز) ازکوره به سمت پیش‌‌گرمکن و نهایتاً الکتروفیلتر منتقل شده که تأثیرات نامطلوبی بر روی راندمان الکتروفیلتروسیکلون ها (چرا که سیکلون ها و الکتروفیلتر برای دبی گاز و غبار و دمای کمتر که شرایط طرح بوده طراحی شده اند) ایجاد و نتیجه آن را به صورت افت راندمان غبارگیری و خروجی غبار و گازهای آلاینده فراتر از حد استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست مشاهده می‌‌شود.

در گام اول پروژه برنامه پایش فرایندی تدوین واطلاعات فرایندی مورد نیاز ازطریق امکانات خط تولید و با افزودن ۳ دستگاه نمایشگر فشار(Pressure Gauge) به صورت روزانه ثبت و مورد ارزیابی قرارگرفت. همچنین تمام پارامترهای فرایندی خط تولید طبق برنامه توسط آزمایشگاه معتمد سازمان حفاظت محیط زیست (مرحله قبل ازاعمال تغییرات فرایندی) اندازه گیری و ملاک تحلیل کارشناسان پروژه قرارگرفت.سپس شرایط فعلی خط تولید با طراحی اولیه تطبیق داده شد و مغایرت ها تعیین گردید.

درگام دوم شرایط موجود با نرم افزارهای مدل سازی و با استفاده از رایانه های مجهز(Super Computer)، بررسی و تحلیل شده و با تشخیص نتایج شعله فعلی، خروجی مدل ها تحلیل و سپس تغییرات مورد نظر ابتدا در همان محیط نرم افزار شبیه سازی اعمال و تحلیل و پس ازاطمینان از مدل ها، طی کمتر از یک هفته تغییرات در یونیت احتراق مشعل و هوا و گاز ورودی کوره اعمال گردید که ضمن حفظ ظرفیت تولید و بدون تحمیل هرگونه تنشی به تجهیزات خط تولید، اهداف بهینه سازی فرآیند احتراق تماماً محقق گردید.

با این روش تمامی مراحل امکان سنجی و بهینه سازی ابتدا در نرم افزار مورد تحلیل قرار گرفته و بدون هیچگونه نگرانی ناشی از وارد آمدن تنش به کوره، بهبود حاصل گردید و نتایج آن ضمن مشاهده در پارامترهایی چون مصرف گاز روزانه مشعل، با پایش فرایندی مرحله دوم(پس از اجرای بهبود)توسط همان آزمایشگاه ارزیابی و درگام پایانی، طی۴ ماه نیز شرایط جدیدتحت کنترل قرار گرفته و کاملاً تثبیت شد.

•    نتایج حاصل از اجرای پروژه بهینه سازی فرایند احتراق هر دو کوره

۱ -  بهبود شرایط و پارامترهای بهره‌برداری

-    کاهش میزان مصرف سوخت و جلوگیری از تنش حرارتی بیش از حد به نسوز کوره

-    کاهش میزان دبی فن هوای ثانویه و saving انرژی

-    کاهش زاویه دریچه فن مکنده و saving انرژی

-    کاهش میزان دبی گاز ورودی به الکتروفیلتر

-    کاهش میزان درصد اکسیژن ورودی به کوره

-    کاهش سرعت گاز در کوره و پیش گرمکن و در نتیجه کاهش خروج غبار به سمت سیستم تصفیه گاز.

-    کاهش طول شعله و در نتیجه کمک بیشتر به انتقال حرارت به روش جریان مخالف.

-    افزایش درجه حرارت هوای ثانویه که باعث افزایش راندمان احتراقی کوره می گردد.

-    افزایش درجه حرارت گاز ورودی به فیلتر که باعث قرارگیری دمای سیال ورودی به محدوده دمایی بالاترین راندمان جذب الکتروفیلتر می گردد.

-    افزایش درجه حرارت شعله که باعث افزایش راندمان فرآیند کلسیناسیون کوره می گردد.

-    افزایش پایداری و شکل شعله که باعث توزیع یکنواخت انرژی تشعشعی روی سطوح هدف در فرآیند کلسیناسیون کوره می گردد.

۲-   عدم تغییر در کیفیت آهک خروجی (محصول) و بالا بودن میزان درصد خلوص (۹۵درصد)

۳-   صرفه‌جویی در سوخت مصرفی (گاز طبیعی)

-    با توجه به بررسی دفاتر ژورنال و محاسبات انجام شده (بسته به شرایط فرایند و میزان خوراک و دور کوره) توسط کارشناسان مدیریت های انرژی و بهینه سازی سوخت، امور فنی و بهره بردار طرح، حدود۲۵۰Nm۳/hدر سوخت مصرفی برای کارکرد نرمال کوره آهک شماره یک و حدود ۲۰۰Nm۳/h نیز در سوخت مصرفی کوره آهک شماره دو صرفه‌جویی شده است که طبق محاسبات انجام گرفته، مقادیر زیر به دست آمده است :

-    مقدار تقریباً ۱۱.۵ درصد کاهش در میزان سوخت مصرفی برای دور کوره ۱.۱

-    مقدار ۱۰ درصد کاهش در میزان سوخت مصرفی برای دور کوره ۱.۳

۴ –   بهبود شرایط سیستم غبارگیری

-    کاهش غلظت غبار ورودی به الکتروفیلتر به میزان ۴۶.۴۳ درصد درکوره آهک شماره یک و به میزان  ۴۲.۰۵ درصد در کوره شماره دو.

-    کاهش غلظت غبار خروجی از الکتروفیلتر به میزان ۹.۳۳  درصد در کوره آهک شماره یک و به میزان  ۳۷.۲۶ درصد در کوره شماره دو.

 ۵ -  کاهش بار حرارتی موجود در کوره ها محاسن زیر را به دنبال دارد:

-    کم شدن تنش حرارتی به بدنه کوره و سایر تجهیزات

-    افزایش طول عمر آستر نسوز

۶ -  صرفه‌جویی در انرژی الکتریکی:

-    کاهش درصد دریچه فن هوای ثانویه (۲۰-۱۵) درصد

-    کاهش درصد دریچه فن مکنده (۱۰-۵) درصد

•    با توجه به قیمت گاز طبیعی این میزان بهبود و کاهش مصرف انرژی موجب دستاورد صرفه جویی و کاهش هزینه ها نیز می باشد که در دراز مدت مبلغ قابل توجهی می باشد.

•    شایان ذکر است؛ همکاران مدیریت های آگلومراسیون، انرژی و بهینه سازی سوخت، امورفنی و برنامه ریزی تولید، خرید تجهیزات و قراردادهای توسعه و شرکت نوید صنعت سبز( پیمانکار مجری پروژه) از ابتدا تا پایان انجام موفقیت آمیز این پروژه، همکاری و مشارکت فعالی داشتند.