فرن دوار متوسط ​​الحجم

فرن دوار متوسط ​​الحجم

يُعدّ الفرن الدوار المتوسط ​​الحجم من المعدات الأساسية لمعالجة المواد في درجات الحرارة العالية، بمواصفات تقع بين مواصفات النماذج الصغيرة والكبيرة، وهو مصمم خصيصًا لسيناريوهات الإنتاج الصناعي متوسطة الحجم. يُوازن هذا الفرن ببراعة بين قدرة المعالجة واستهلاك الطاقة وتكاليف الاستثمار، إذ يُوفر إنتاجية أعلى من الوحدات الأصغر حجمًا، مع تكاليف استثمار وصيانة أقل مقارنةً بالوحدات الأكبر. وهو مناسب على نطاق واسع لتلبية احتياجات التكليس والتحميص ومعالجة النفايات الخطرة في درجات الحرارة العالية، وذلك في العديد من الصناعات مثل صناعة الإسمنت والمعادن والهندسة الكيميائية وحماية البيئة، مما يجعله الخيار الأمثل للمؤسسات متوسطة الحجم التي تسعى إلى تحقيق إنتاج واسع النطاق.

من حيث التصميم الهيكلي، يجمع الفرن الدوار المتوسط ​​بين الاستقرار والقدرة على التكيف. ويتكون جوهره من مكونات رئيسية تشمل الأسطوانة، وجهاز الدعم، ونظام القيادة، ونظام منع التسرب، وجهاز احتراق الوقود.

يُصنع الأسطوانة من خلال دلفنة ولحام صفائح فولاذية سبيكية، بسماكة جدار تتراوح بين 25 و50 مم تقريبًا. ويتم تحسين تصميم السماكة في مختلف الأجزاء بناءً على ظروف التشغيل لتعزيز الاستقرار الهيكلي. أما الجزء الداخلي، فيُبطّن بمواد حرارية بسماكة تتراوح بين 230 و300 مم، وغالبًا ما تكون من الطوب عالي الألومينا أو طوب كربيد السيليكون، القادر على تحمل درجات حرارة تزيد عن 1200 درجة مئوية ومقاومة تآكل المواد.

يشتمل جهاز الدعم على بكرات انزلاقية، وحلقات تثبيت، وبكرات دفع. صُنعت المكونات الرئيسية الحاملة للأحمال، مثل حلقات التثبيت، من فولاذ مصبوب سبيكي، مما يوفر مقاومة ممتازة للتآكل ودرجات الحرارة العالية. تم تجهيز نظام القيادة بمحركين رئيسي ومساعد، مما يتيح دورانًا بطيئًا وقابلًا للتعديل بسرعة تتراوح بين 0.125 و4.165 دورة في الدقيقة عبر ناقل حركة تروس. يضمن مصدر الطاقة المساعد تشغيل الفرن بسلاسة أثناء انقطاع التيار الكهربائي. يستخدم نظام منع التسرب بنية مركبة من كتل الجرافيت، وصفائح ذات شكل حراشف السمك، وضغط هوائي، مما يقلل بشكل فعال من تسرب الهواء والمواد، ويحافظ على بيئة حرارية مستقرة داخل الفرن، ويقلل من فقد الحرارة.

يعتمد مبدأ عملها على عملية تفاعل كيميائي حراري تُنسق بين الحركة الميكانيكية وتبادل الحرارة، حيث يقوم جوهرها على محرك دوار مائل وتبادل حراري بتيار معاكس. يُثبّت جسم الفرن بزاوية ميل تتراوح بين 3% و4%. تُغذّى المواد باستمرار إلى الفرن من الخلف (الطرف العلوي)، وتحت تأثير الجاذبية وقوة الطرد المركزي الناتجة عن دوران الأسطوانة، تتبع مسارًا حلزونيًا للأمام. يضمن هذا تقليبًا وخلطًا منتظمين، بالإضافة إلى حركة ثابتة نحو رأس الفرن (الطرف السفلي). يُحرق الوقود في جهاز الاحتراق عند رأس الفرن، مُولّدًا تدفقًا غازيًا عالي الحرارة يصل إلى 1600 درجة مئوية، يتدفق عكس اتجاه المادة. تنتقل الحرارة بكفاءة عبر الإشعاع والحمل الحراري والتوصيل.

داخل الفرن، تخضع المواد لمعالجة متدرجة: تُزال الرطوبة في منطقة التجفيف؛ ويحدث التجفيف وإزالة المواد المتطايرة في منطقة التسخين المسبق؛ وتحدث التفاعلات الكيميائية الأساسية، مثل تحلل الكربونات وتفاعلات الطور الصلب، في منطقة التكليس؛ وأخيرًا، يُخرج المنتج المُطابق للمواصفات من رأس الفرن ويدخل نظام التبريد لخفض درجة حرارته. ومن خلال التحكم الدقيق في سرعة الدوران وزاوية الميل وتدرج درجة الحرارة، يُحسّن الجهاز مدة بقاء المواد وكفاءة التبادل الحراري، مما يضمن جودة منتج ثابتة.

يمكن تصنيف الأفران الدوارة المتوسطة إلى ثلاثة أنواع رئيسية بناءً على المواد المعالجة وطرق التسخين: أفران الأسمنت، والأفران المعدنية/الكيميائية، وأفران الجير، ولكل منها سيناريوهات تطبيق محددة للغاية.

في صناعة الإسمنت، تُعدّ هذه الآلة من المعدات الأساسية لخطوط الإنتاج الجافة أو الرطبة، وتُستخدم في تكليس الكلنكر الإسمنتي. توفر تقنية المعالجة الجافة استهلاكًا أقل للطاقة، بينما تضمن تقنية المعالجة الرطبة خلطًا أكثر تجانسًا للمواد الخام، مما يُحسّن من استغلال الموارد.

• في القطاعات المعدنية والكيميائية، فهو مناسب لعمليات مثل التحميص المغناطيسي لخام الحديد الخفيف، والتحميص المؤكسد لخام الكروميت/الحديد النيكلي، وتحميص المواد المقاومة للحرارة، وإزالة الكبريت من البوكسيت، مما يساعد على تعزيز كفاءة استخلاص المعادن.

• في مجال حماية البيئة، تُحقق هذه التقنية معالجة آمنة للنفايات الخطرة من خلال الحرق بدرجة حرارة عالية. ويمكن تحويل المكونات الضارة إلى مكونات الكلنكر الإسمنتي، بينما تتحكم أنظمة التنقية المتكاملة متعددة المراحل في الانبعاثات، مما يحقق أهداف حماية البيئة واستعادة الموارد على حد سواء.

• بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه في الصناعة الكيميائية لعمليات مثل إنتاج الكربون المنشط وإعداد حامل المحفز، مما يلبي احتياجات المعالجة ذات درجة الحرارة العالية لمختلف المواد.

تتجلى المزايا الأساسية للفرن الدوار المتوسط ​​في ثلاثة أبعاد: الكفاءة العالية والاستقرار، والجدوى الاقتصادية، والقدرة العالية على التكيف.

1. كفاءة عالية، وإنتاجية وفيرة، وجودة ثابتة: بفضل نظام التسخين المسبق لمؤخرة الفرن ونظام التبريد لرأس الفرن، يتم استعادة الحرارة المهدرة لتسخين الحجر الجيري مسبقًا إلى درجة حرارة تحلله الأولية. هذا يعزز الإنتاجية ويقلل من استهلاك الحرارة النوعي. ويؤدي التسخين المتجانس للمواد إلى انخفاض معدلات الاحتراق غير الكامل والاحتراق الزائد.

٢. مزايا اقتصادية وبيئية متميزة: يوفر هذا المنتج قيمة استثمارية عالية، مع أداء إحكام ممتاز واستهلاك منخفض نسبياً للطاقة. كما أن درجة حرارة غاز العادم منخفضة ومحتوى الغبار فيه ضئيل، مما يسهل تحقيق معايير الانبعاثات ويحافظ على تكاليف التشغيل ضمن حدود معقولة.

3. قدرة عالية على التكيف والموثوقية: يمكنه التعامل مع المواد غير المتجانسة أو التي تحتوي على رطوبة. يمكن تعديل نسبة الطول إلى القطر لتناسب مختلف العمليات. تصميمه المعياري يُسهّل الصيانة، كما أن مصدر الطاقة الاحتياطي لنظام القيادة يقلل من مخاطر الأعطال. مع الانتشار الواسع لأنظمة التحكم الآلية بالكامل، تستمر إجراءات تشغيله في التبسيط، مما يعزز دوره المحوري في الإنتاج الصناعي متوسط ​​الحجم.