فرن دوار لحرق النفايات

فرن دوار لحرق النفايات

الفرن الدوار لحرق النفايات هو جهاز يُستخدم لحرق النفايات الصلبة. يتكون هيكله الأساسي من جسم فولاذي أسطواني مائل مُبطّن بمادة حرارية. يُحقق دوران الفرن نقلًا وتحريكًا مستمرين للنفايات، وهو ما يُكمل عملية الاحتراق بالاشتراك مع نظام تزويد الهواء.

مبدأ العمل وتكوين النظام: يعمل الجهاز عن طريق تدوير جسم الفرن، مما يؤدي إلى تقليب النفايات وتحركها داخل الفرن المائل. تدخل غازات الاحتراق الناتجة عن الاحتراق بدرجة حرارة عالية إلى غرفة احتراق ثانوية لضمان الأكسدة الكاملة للغازات الضارة. يتضمن النظام عادةً جهاز تغذية، وغرفة احتراق أولية، وغرفة احتراق ثانوية، وغلاية لاستعادة الحرارة المهدرة، وجهاز تنقية رطب، ومرشح أكياس، ووحدة امتصاص بالكربون المنشط، لتشكيل سلسلة متكاملة لتنقية غازات الاحتراق.

تتميز محارق الأفران الدوارة بخصائص تقنية فريدة في مجال حرق النفايات، تنعكس بشكل رئيسي في التصميم الهيكلي، وقابلية التكيف مع العملية، والكفاءة التشغيلية، والأداء البيئي.

1. تصميم هيكلي متطور وقابل للتكيف: يتكون الهيكل الرئيسي للفرن الدوار من غلاف أسطواني مائل يدور. يتيح الدوران البطيء تقليب المواد وحركتها للأمام، مما يضمن التلامس الكامل بين النفايات والبيئة ذات درجة الحرارة العالية. يُبطن الفرن من الداخل بمواد حرارية (مثل طوب الألومينا العالي أو طوب كربيد السيليكون) قادرة على تحمل درجات حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية ومقاومة التآكل. كما أنه مزود بنظام إحكام مركب (مثل مزيج من كتل الجرافيت وألواح ذات شكل حراشف السمك) وأجهزة دفع هيدروليكية، تتحكم بفعالية في تسرب الغاز والإزاحة المحورية لهيكل الفرن. يسمح هذا الهيكل بمعالجة مختلف أنواع النفايات، بما في ذلك النفايات الصلبة والسائلة والغازية. يتم تعزيز السلامة من خلال نظام حماية بالغاز الخامل (مثل النيتروجين) وصمامات إغلاق سريعة في نظام التغذية.

٢. تحكم مرن في العملية وكفاءة احتراق عالية: يستخدم الفرن الدوار نظام تحكم ثلاثي المراحل في درجة الحرارة (منطقة التجفيف: ٤٠٠-٦٠٠ درجة مئوية، منطقة التحلل الحراري: ٦٠٠-٨٥٠ درجة مئوية، منطقة الاحتراق: ٨٥٠-١٠٠٠ درجة مئوية). ويتم التحكم الدقيق في درجة الحرارة من خلال ضبط نسبة الهواء الأولي إلى الهواء الثانوي (عادةً ١:٢) ومعدل تدفق الوقود المساعد. ويمكن ضبط زمن بقاء المواد داخل الفرن عن طريق تغيير زاوية ميل الفرن وسرعة دورانه، بما يتناسب مع خصائص النفايات المختلفة. وتقوم تقنية الاحتراق بالأكسجين المتغير بضبط تركيز الأكسجين تلقائيًا بناءً على الحمل، مما يحسن كفاءة الاحتراق ويقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

3. أداء بيئي متميز وتنقية فعالة لغازات المداخن: يمر غاز المداخن الناتج عن الحرق عبر غرفة الاحتراق الثانوية لضمان الاحتراق الكامل. ثم يُنقى باستخدام عملية مُدمجة من إزالة النتروجين بتقنية SNCR، بالإضافة إلى امتزاز الكربون المنشط، والترشيح الكيسي، وإزالة الكبريت الرطبة/إزالة الأحماض، مما يحقق كفاءة إزالة نتروجين تتجاوز 90%.

4. التوازن بين الجدوى الاقتصادية والتطبيق العملي: تتميز تقنية الأفران الدوارة بقدرة عالية على التكيف مع خصائص النفايات، ويمكنها معالجة أنواع النفايات المعقدة مثل النفايات الخطرة والطبية والصناعية. ومع ذلك، فإن تكاليف الاستثمار في المعدات والتشغيل مرتفعة نسبيًا، لا سيما عند معالجة النفايات ذات القيمة الحرارية المنخفضة والمحتوى الرطوبي العالي.

في عملية حرق النفايات، يُعد الفرن الدوار قطعة أساسية من المعدات، حيث يُمكّن من حرق ومعالجة النفايات بكفاءة عالية من خلال أسطوانته الدوارة. وتتجلى وظائفه بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

1. الحرق بدرجة حرارة عالية وتحلل المواد الضارة: يؤدي الدوران المائل للفرن الدوار إلى تقليب النفايات وتحركها داخله. ومع درجات الحرارة العالية (حتى 1150 درجة مئوية) وإمداد الهواء، يكتمل الاحتراق. تضمن غرفة الاحتراق الثانوية، المصممة بعد الفرن، بقاء غازات الاحتراق لأكثر من ثانيتين، مما يسمح بالأكسدة الكاملة وتحلل الغازات الضارة مثل الديوكسينات، وبالتالي تقليل النفايات ومعالجتها بطريقة آمنة.

٢. قدرة عالية على التكيف: يمكن للجهاز التعامل مع مختلف أنواع النفايات، بما في ذلك النفايات الصلبة والسائلة وشبه الصلبة، والنفايات التي تحتوي على نسبة عالية من الزجاج/السيليكون. يتميز الجهاز بقدرة عالية على التكيف مع التغيرات في تركيب المواد وقيمتها الحرارية، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للنفايات الصناعية الخطرة المعقدة والنفايات الطبية.

3. استغلال الموارد: يمكن استعادة الحرارة المهدرة الناتجة عن عملية الحرق عبر غلاية حرارية لتوليد الطاقة أو التدفئة. في الوقت نفسه، يمكن معالجة الرماد والخبث وتحويلهما إلى مواد خام للبناء، مما يعزز تحويل النفايات إلى موارد ويتماشى مع متطلبات الاقتصاد الدائري.

4. التحكم في الانبعاثات البيئية: تم تجهيز النظام بمعدات إزالة الغبار، وامتصاص الكربون المنشط، ونظام إخماد سريع، مما يتيح التحكم الفعال في انبعاثات الغبار والغازات الضارة ويضمن أن مؤشرات غازات المداخن تلبي المعايير البيئية.