فرن أكسدة ثاني أكسيد الكربون للتبادل الحراري على مرحلتين

فرن أكسدة ثاني أكسيد الكربون للتبادل الحراري على مرحلتين من Defaee عبارة عن معدات متكاملة عالية الأداء لحماية البيئة وتوفير الطاقة، حيث تدمج الأكسدة الحفزية لثاني أكسيد الكربون، واسترداد الحرارة عالي الكفاءة على مرحلتين، واحتراق الغاز الطبيعي منخفض الضغط وتكنولوجيا التحكم الذكية. يتم نشره على نطاق واسع لتنقية غاز العادم الصناعي المحتوي على ثاني أكسيد الكربون وأنظمة استعادة الحرارة المهدرة في الصناعات المعدنية والكيميائية ومواد البناء وغيرها من الصناعات.

باستخدام الغاز الطبيعي كمصدر حرارة منخفض الضغط، فإن المعدات تستعيد الحرارة المهدورة من غاز المداخن ذو درجة الحرارة العالية خطوة بخطوة من خلال هيكل لوحة التبادل الحراري على مرحلتين، مما يحقق معالجة غير ضارة لغاز عادم ثاني أكسيد الكربون والاستخدام الفعال للطاقة الحرارية في وقت واحد. مع المزايا الأساسية للامتثال البيئي، تقليل استهلاك الطاقة والتشغيل المستقر، فهو حل رئيسي لمعالجة غاز العادم الصناعي الشامل.

مبدأ التشغيل الأساسي

1 CO الأكسدة الحفزية

بعد المعالجة المسبقة (إزالة الغبار وإيقاف الحرائق)، يدخل غاز العادم الصناعي المحتوي على ثاني أكسيد الكربون إلى غرفة تفاعل الفرن. مع المحفزات المعدنية النبيلة (البلاتين والبلاديوم)، يحدث تفاعل الأكسدة الحفزية عند درجة حرارة منخفضة تبلغ 450-480 درجة مئوية، مما يحول ثاني أكسيد الكربون السام إلى ثاني أكسيد الكربون غير السام.

صيغة التفاعل: 2CO + O₂ → 2CO₂ (محفز، 450-480 درجة مئوية)

تتميز هذه العملية عديمة اللهب بسلامة عالية، ويمكنها في نفس الوقت تحلل المركبات العضوية المتطايرة في غاز العادم لتلبية متطلبات الانبعاثات البيئية الوطنية.

2 التبادل الحراري على مرحلتين

تعتمد المبادلات الحرارية اللوحية المدمجة ذات المرحلتين تصميمًا متدرجًا للتبريد والتبادل الحراري المتدرج لتحقيق أقصى قدر من استعادة الحرارة المهدرة من غاز المداخن ذي درجة الحرارة العالية بعد التفاعل:

1. التبادل الحراري للمرحلة الأولى: يدخل غاز المداخن بدرجة حرارة عالية 480 درجة مئوية إلى المبادل الحراري للوحة للمرحلة الأولى، ويتبادل الحرارة بشكل معاكس مع غاز العادم المدخل بدرجة حرارة منخفضة. تنخفض درجة حرارة غاز المداخن إلى 240-260 درجة مئوية، في حين يتم تسخين غاز المدخل إلى 200-220 درجة مئوية، مما يقلل من استهلاك طاقة تسخين الغاز الطبيعي لاحقًا.

2. التبادل الحراري للمرحلة الثانية: يدخل غاز المداخن المبرد مسبقًا إلى المبادل الحراري للمرحلة الثانية، ويتبادل الحرارة مع الهواء النقي أو الوسط ذو درجة الحرارة المنخفضة بشكل أكبر. تنخفض درجة حرارة غاز المداخن إلى أقل من 120 درجة مئوية، ويصل معدل استرداد الحرارة المهدرة إلى أكثر من 75%، وهو أعلى بكثير من التبادل الحراري بمرحلة واحدة.

3. تنظيم درجة الحرارة: بعد التبادل الحراري، تقوم ثلاث مجموعات من مخمدات الهواء بضبط غاز المداخن بدقة لتثبيت درجة حرارة التفريغ عند حوالي 80 درجة مئوية، لتجنب فشل المعدات أو التلوث الحراري الناجم عن درجة الحرارة الزائدة.

3 احتراق الغاز الطبيعي منخفض الضغط

تم تجهيز المعدات بنظام احتراق الغاز الطبيعي منخفض الضغط، مع التحكم في ضغط إمداد الغاز عند 0.02-0.05MPa للتكيف مع ظروف الغاز الصناعي منخفض الضغط. بعد التناسب الدقيق من خلال صمام تخفيض الضغط والفلتر ومقياس التدفق، يدخل الغاز الطبيعي إلى الموقد ويمتزج بالكامل مع هواء الاحتراق، ويحترق عند درجة حرارة منخفضة في الفرن لتوفير حرارة ثابتة للتفاعل التحفيزي.

يعمل تصميم الاحتراق منخفض الضغط على التخلص من مخاطر السلامة الناتجة عن الاحتراق عالي الضغط، مع كفاءة احتراق تزيد عن 99%. تعد تركيزات انبعاثات NOₓ وثاني أكسيد الكربون في غاز المداخن أقل بكثير من المعايير الوطنية، كما أن تكلفة التشغيل أقل بنسبة 30%-40% من حلول التدفئة الكهربائية.

هيكل المعدات الأساسية

1 مجموعة الفرن

يعتمد الفرن هيكل مزدوج الطبقة من الفولاذ الكربوني المقاوم للحرارة العالية + طبقة عازلة من سيليكات الألومنيوم. الطبقة الداخلية تتحمل 600 درجة مئوية، ودرجة حرارة السطح الخارجي ≥50 درجة مئوية لتقليل فقدان الحرارة. ينقسم الفرن إلى خمسة أقسام: قسم المدخل، قسم التسخين، قسم التفاعل التحفيزي، قسم التبادل الحراري على مرحلتين وقسم العادم. إنه ملحوم بشكل متكامل مع أداء إغلاق جيد، ومجهز بمنفذ تخفيف الضغط المدمج للحماية التلقائية من الضغط الزائد.

2 وحدة تبادل حراري على مرحلتين

يتكون القلب من مرحلتين من المبادلات الحرارية اللوحية عالية الكفاءة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304، مع مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، وأداء ممتاز في نقل الحرارة. يتم ترتيب المبادلات الحرارية ذات المرحلتين على التوالي مع لوحات توجيه في المنتصف لضمان تدفق موحد لغاز المداخن. يؤدي التباعد الأمثل للوحة إلى تقليل مقاومة غاز المداخن واستهلاك طاقة المروحة، كما أن الوحدة سهلة الفك والتنظيف لظروف غاز العادم المتربة.

3 نظام احتراق الغاز الطبيعي ذو الضغط المنخفض

يتكون من خط أنابيب الغاز الطبيعي، صمام تخفيض الضغط المنخفض، مرشح الغاز، صمام تنظيم التدفق، الموقد، جهاز الإشعال وكاشف اللهب. يعمل صمام تخفيض الضغط على تثبيت ضغط الغاز عند 0.02-0.05MPa، ويتحكم صمام التدفق بدقة في إمداد الغاز. يضمن موقد الحقن المسامي الخلط الكامل للغاز والهواء. يقوم جهاز الإشعال التلقائي وكاشف اللهب في الوقت الحقيقي بقطع إمداد الغاز تلقائيًا في حالة انطفاء اللهب لمنع التسرب.

4 نظام التفاعل الحفاز

تشتمل على سرير محفز مع ركيزة خزفية على شكل قرص العسل محملة بمحفزات معدنية نبيلة من البلاتين والبلاديوم، وتتميز بمقاومة التسمم ومقاومة درجات الحرارة العالية و2-3 سنوات من عمر الخدمة. يتم تركيب ما لا يقل عن 5 أجهزة استشعار لدرجة الحرارة في الفرن لمراقبة نقاط درجة الحرارة الرئيسية في الوقت الحقيقي، والتحكم بدقة في درجة حرارة التفاعل عند 450-480 درجة مئوية وضمان معدل تحويل ثاني أكسيد الكربون ≥99%.

5 نظام التحكم الذكي

اعتماد PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة) مع تشغيل شاشة اللمس، فهو يدمج التحكم في درجة الحرارة، ومراقبة الضغط، وتشابك الغاز، وإنذار الأخطاء ووظائف تسجيل البيانات. إنه يدعم التشغيل الأوتوماتيكي بالكامل، التشغيل/الإيقاف بمفتاح واحد، والضبط التلقائي لتدفق الغاز وفتح المخمد. إنه يراقب اختلاف الضغط، وضغط الغاز وحالة اللهب في الوقت الحقيقي، مع إنذار تلقائي وإيقاف للتشوهات، ويدعم المراقبة عن بعد وتحميل البيانات.

6 نظام مساعد للسلامة

· تقوم مانعات الحريق ومجمعات الغبار عند المدخل والمخرج بعزل خطوط الإنتاج عن معدات المعالجة واعتراض الغبار لمنع حدوث نتائج عكسية والانسداد.

· يعمل منفذ تخفيف الضغط المزود بغشاء مقاوم للانفجار أعلى غرفة التفاعل على تخفيف الضغط تلقائيًا في حالة الضغط الزائد.

· التأريض الموثوق للغلاف المعدني بمقاومة التأريض ≥4Ω يمنع التراكم الاستاتيكي وحوادث الصدمات الكهربائية.

مزايا الأداء الرئيسية

1 تنقية عالية الكفاءة وانبعاثات متوافقة

يصل معدل التحويل التحفيزي لثاني أكسيد الكربون إلى ≥99%، مع تركيز انبعاث ثاني أكسيد الكربون ≥50 ملجم/م³ والإزالة المتزامنة للمركبات العضوية المتطايرة، مما يتوافق مع معيار انبعاث ملوثات الهواء الوطني للأفران الصناعية. إن احتراق الغاز الطبيعي ذو الضغط المنخفض يضمن انبعاث NOₓ أقل من أو يساوي 100 ملجم/م3، بدون دخان أسود أو رائحة غريبة.

2 ارتفاع معدل استرداد الحرارة المهدرة وتوفير الطاقة بشكل ملحوظ

يحقق هيكل التبادل الحراري للوحة ذو المرحلتين معدل استرداد الحرارة المهدرة بنسبة ≥75%، مما يقلل من استهلاك الغاز الطبيعي بنسبة 20%-25% مقارنة بالتبادل الحراري أحادي المرحلة. درجة حرارة تفريغ غاز المداخن هي أقل من أو يساوي 120 درجة مئوية، ويمكن استخدام حرارة النفايات المستردة في التسخين المسبق للمدخل، أو إمداد الماء الساخن أو التدفئة، مما يحقق الاستفادة من الطاقة المتتالية.

3 عملية الضغط المنخفض والموثوقية العالية

احتراق الغاز ذو الضغط المنخفض (0.02-0.05MPa) يزيل مخاطر التسرب عالي الضغط. توفر أقفال الأمان المتعددة (انطفاء اللهب، ودرجة الحرارة الزائدة، والضغط الزائد، وحماية التأريض) حماية سلامة كاملة للعملية. يضمن تصميم التبادل الحراري الزائد على مرحلتين التشغيل المستمر حتى في حالة فشل مرحلة واحدة.

4 تحكم ذكي وصيانة منخفضة

لا يتطلب التحكم PLC الأوتوماتيكي بالكامل وجود موظفين في الخدمة مع عملية بسيطة. يتيح عرض المعلمات في الوقت الفعلي والتنبيه التلقائي للخطأ استكشاف الأخطاء وإصلاحها بسرعة. يعمل المبادل الحراري القابل للفصل والمحفز سهل الاستبدال على تقليل تكاليف الصيانة، مع عمر خدمة إجمالي للمعدات يتراوح من 10 إلى 15 عامًا.

5 القدرة على التكيف القوية والتطبيق على نطاق واسع

إنه يعالج غاز العادم الصناعي بتركيز 0.5%-5% من ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة من 100 إلى 300 درجة مئوية، ويتكيف مع عادم الفرن العالي، وعادم التركيب الكيميائي، وعادم الفرن وظروف العمل الأخرى. إنه يطابق خطوط أنابيب الغاز الصناعية التقليدية ذات الضغط المنخفض دون تحويل إضافي للضغط العالي.

المواصفات الفنية (النموذج القياسي)

إرشادات التثبيت والتشغيل

1 متطلبات التثبيت

1. يتم التركيب على أرض خرسانية مسطحة مع قدرة تحمل الأساس ≥5t/m²، وحجز مساحة صيانة ≥1.5m حولها.

2. تعتمد خطوط أنابيب الغاز الطبيعي أنابيب فولاذية غير ملحومة مع وصلات ملحومة، ويجب أن تجتاز اختبار ضيق الهواء (0.1MPa، 30 دقيقة بدون تسرب).

3. تأريض موثوق للمعدات مع سلك تأريض أصفر-أخضر ≥4mm²، مقاومة التأريض ≥4Ω.

4. وصلات مرنة عند خطوط أنابيب المدخل والمخرج لتجنب أضرار الاهتزاز.

5. قم بتركيب أجهزة قياس الضغط التفاضلي عند مداخل ومخارج المبادل الحراري لمراقبة الانسداد.

2 إجراءات التكليف

1. التشغيل بدون تحميل: التشغيل، تشغيل المروحة ونظام التحكم، التحقق من التشغيل العادي وعرض المعلمات الدقيقة.

2. تشغيل الغاز: تقديم الغاز الطبيعي لتصحيح الأخطاء بالضغط المنخفض، والتأكد من عدم تسرب خط الأنابيب، والإشعال الطبيعي واللهب المستقر.

3. تشغيل التحميل: قم بإدخال غاز العادم المحتوي على ثاني أكسيد الكربون، وقم بضبط تدفق الغاز والمخمدات تدريجيًا لتثبيت درجة حرارة التفاعل عند 450-480 درجة مئوية، وتشغيله بشكل مستمر لمدة 24 ساعة بعد وصول الانبعاثات إلى المعيار.

4. تشغيل التعشيق: محاكاة أخطاء الإشتعال ودرجة الحرارة الزائدة والضغط الزائد للتحقق من وظائف الإنذار وإيقاف التشغيل.

الصيانة الروتينية

· يوميًا: التحقق من ضغط الغاز، وحالة اللهب، ودرجة حرارة الفرن، وفرق الضغط والتأريض، وتسجيل بيانات التشغيل.

· أسبوعياً: قم بتنظيف فلتر الغاز ومانع الحريق، والتحقق من مرونة المخمدات، وربط مسامير التوصيل.

· شهريًا: قم بفحص طبقة المحفز، وتنظيف الغبار السطحي، وتنظيف ألواح المبادل الحراري لمنع الانسداد.

· سنويًا: إجراء فحص شامل للعزل والمبادل الحراري والموقد ونظام التحكم واستبدال المكونات القديمة ومعايرة أجهزة الاستشعار.

· الإغلاق طويل الأمد: إغلاق صمامات الغاز، وتصريف الغاز من خطوط الأنابيب، وحماية المعدات من الغبار، وتهويتها بانتظام لمنع التآكل الناتج عن الرطوبة.

التطبيقات والقيمة

يتم استخدام هذه المعدات على نطاق واسع لتنقية غاز عادم ثاني أكسيد الكربون في أفران الصهر المعدنية وعمليات التخليق الكيميائي وأفران مواد البناء والمعالجة الحرارية للآلات. إنه يوفر قيمة شاملة: فهو يحقق معالجة غير ضارة لغاز العادم من أجل الامتثال البيئي، ويقلل تكاليف التشغيل من خلال استرداد الحرارة المهدرة بكفاءة عالية، ويضمن سلامة الإنتاج من خلال آليات حماية متعددة، ويحقق استرداد الاستثمار في غضون سنة إلى سنتين من خلال إيرادات الحرارة المستردة، مما يوفر حلاً مربحًا للجانبين لحماية البيئة وتوفير الطاقة للمؤسسات الصناعية.