فولاد سازی یکی از بزرگترین و گسترده ترین صنایع در ایران و سایر کشورهای پیشرفته می باشد. در سالیان اخیر و با افتتاح مجتمع های ذوب آهن و فولاد، ظرفیت تولیدی کشور افزایش قابل توجهی یافته است. آهن و فولاد یکی از ابزارهای تولید و توسعه کشور بوده و تقریبا در تمامی صنایع تولیدی و در پروژه های عمرانی کاربردی وسیع دارد.
صنایع فولاد دارای فرآیندهای مختلف و متفاوتی می باشد که برخی از آنها نیاز به خنک کاری دارند. فرآیندهای اجرایی در خطوط تولید فولاد که نیاز به آب جهت خنک کاری و کولینگ تاور دارند، عبارتند از:
- برج خنک کن خط نورد گرم ورق، میلگرد، تیر آهن
- کولینگ تاور خط عملیات حرارتی
- برج خنک کننده کوره های صنعت فولاد
- کولینگ واحد تولید شمش و مفتول و پروفیل
در این میان بخش عمده ای از فرآیند خنک کاری در صنعت تولید فولاد، به کمک آب و از طریق برج خنک کن یا کولینگ تاور صورت می پذیرد. در عین حال صنعت فولاد دارای ویژگی های منحصر به فردی است که موجب می گردد طراحی و تامین برج خنک کن و کولینگ تاور صنایع فولاد از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد. از مهمترین این ویژگی ها می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
– وجود غبارات آهن و ذرات معلق در هوا
– سختی آب نسبتا بالا
– پرت و پاشش آب در برج خنک کن صنایع فولاد
– محدودیت های مصرف برق و انرژی
بهینه سازی مصرف آب برج خنک کن در فولاد سازی
باید توجه داشت که کشور عزیزمان ایران دارای منابع و ذخایر آبی محدودی است و صرفه جویی در مصرف آب به خصوص در کولینگ تاور های صنعتی می تواند کمک شایانی به جلوگیری از بروز خشکسالی و نیز کاهش هزینه های آب و برق برساند. به همین دلیل بهره گیری از سیستم های هوشمند، استفاده از قطره گیر و پکینگ با کیفیت که راندمان بالاتری دارند و نیز شبیه سازی سیالاتی و CFD جریان هوا در داخل کولینگ تاور می تواند در مدیریت مصرف آب بسیار موثر باشد. برای طراحی و بهینه سازی برج خنک کننده فلزی در صنایع فولاد نیاز به اطلاعات ذیل می باشد.
با استفاده از اطلاعاتی مانند دبی آب در گردش، دمای ورودی و خروجی آب، وت بالب و بررسی شرایط میدانی هر پروژه، می توان در جهت کاهش و مدیریت مصرف آب و برق در برج خنک کننده صنایع فولاد گام برداشت و علاوه بر کاهش هزینه ها، از لحاظ زیست محیطی نیز به وضعیت اقلیمی کمک نمود. البته انجام ممیزی انرژی، بهینه سازی و مدیریت مصرف آب کولینگ تاور کارخانه فولاد، نیازمند توجه مدیران ارشد سازمانها و صرف زمان و هزینه های تحقیقاتی و اجرایی است.
سختی و رسوب آب در صنایع فولاد
از جمله مشکلاتی که در صنایع فولاد با آن مواجه هستند، سختی آب و وجود گرد و غبار در آب است. سختی آب و وجود ذرات معلق باعث بالا رفتن میزان رسوب در مسیر خنک کاری و بویژه برج خنک کننده می شود. قسمت های اصلی کولینگ تاور که در صنایع فولاد و ذوب آهن دچار رسوب می شوند معمولا پکینگ ها و نازل ها هستند.
رسوب و گرفتگی نازل برج خنک کن
رسوب در نازل برج خنک کننده باعث می شود پاشش آب بر روی پکینگ به صورت متناسب انجام نشود و در عین حال فشار آب در سیستم آبرسانی اضافه شود که به پمپ آب فشار بیش از حد وارد می کند و مصرف برق را افزایش می دهد. در تصویر زیر رسوب ایجاد شده بر روی نازل کولینگ تاور را بر اثر بالا بودن سختی آب مشاهده می کنید.
رسوب و گرفتگی پکینگ برج خنک کننده
پکینگ یا فیلینگ که وظیفه مهم ایجاد سطح مفید تبخیر در برج خنک کننده کوره القایی را بر عهده دارد به مرور زمان و یا به خاطر بالا بودن سختی آب دچار گرفتگی می شود. به صورت کلی در صنعت فولاد، ذوب آهن و کارخانه های تولید مصنوعات آهنی، استفاده از پکینگ فیلم توصیه نمی شود. دلیل این مساله این است که پکینگ فیلم پس از مدتی دچار رسوب و در نتیجه گرفتگی می شود و راندمان خنک کاری کولینگ تاور را کم می کند. در عین حال به دلیل دائم کار بودن خط تولید کارخانجات تولید فولاد، تعویض و یا رسوب زدایی فیلینگ بسیار دشوار است.
تشکیل جلبک و بایو فیلم از دیگر مواردی است که باعث گرفتگی پکینگ می شود. بهترین گزینه برای صنایع فولاد و ذوب آهن، استفاده از و یا اسپلش گرید است. پکینگ های اسپلش به صورت کلی از جنس پلی پروپیلن – PP هستند و در مقابل رسوب گرفتن و تشکیل جلبک مقاومت زیادی دارند. برج خنک کننده کوره القایی در صنعت ذوب فلزات در کنار دستگاهی به نام کوره قوس یا القا کننده قرار می‌گیرد و وظیفه خنک کاری پوسته کوره و سایر تجهیزات آن را بر عهده دارد.
برج خنک کن کوره القایی در صنایع ذوب فلزات، فرمینگ و شکل دهی فلزات و کلاً در هر کارخانه ای که کوره القایی قرار داشته باشد بکار می‌رود. این مدل کولینگ تاور با تامین آب سرد در واقع خنک کننده اصلی کوره و تجهیزات جانبی آن به شمار می آید. یک کوره القایی عموماً شامل بخش بوته، تابلو DCLINK و بانک خازن است که هر یک از این قسمتها دارای یک بخش آبگرد می‌باشد.
آب سرد تولید شده در کولینگ تاور عمدتاً مستقیماً یا غیر مستقیم با دمایی در بازه 30 الی 40 درجه وارد قسمت های مختلف کوره القایی می شود. آب سرد با چرخیدن در جداره پوسته کوره باعث خنک شدن بدنه شده و از بالاتر رفتن دمای کوره جلوگیری می نماید. در این مقاله با طرح سوالات متداول سعی شده تا موضوعات مختلف پیرو طراحی و ساخت یک برج خنک کن کوره القایی مورد واکاوی دقیق قرار گیرد.
برج خنک کننده چگونه آب را برای کوره سرد می نماید؟
این دستگاه برودتی قالباً با تبخیر سبب خنک تر شدن آب گردیده و این کار را با تماس مستقیم و یا غیرمستقیم آب با هوا صورت می‌دهد. عملکرد خنک کاری آب در یک برج خنک کننده استوانه ای وابسته به مدل این دستگاه دارد. برج‌های خنک کننده به صورت کلی به دو دسته مدارباز و مداربسته تقسیم می‌شوند.
در یک برج خنک کن مدارباز آب داغ ورودی که از برگشت کوره وارد کولینگ تاور میگردد با پاشش توسط نازلها به سمت پایین هدایت میگردد. هوا نیز که توسط یک فن محوری یا سانتریفیوژ در تماس با آب داغ قرار می گیرد با تماس مستقیم موجب تبخیر و خنک تر شدن سایر جریان آب می‌شود.