المجلة العلمية اهرام مجلة مستقلة تحت إشراف هاني سلام
بقلم د. م. هشام الشربيني
دكتوراه في التحكيم التجاري الدولي – معهد أوسلو للدراسات القانونية
تقنيه كونستيل هي تقنيه حاصلة على براءة اختراع. كما إنها تقنية مبتكرة للحفاظ على الطاقة للتسخين المسبق للخردة في فرن القوس الكهربائي الذي طورته شركة Intersteel Technology Inc. ، شارلوت ، نورث كارولينا (منذ عام 1994 جزء من Techint ، Tenova S.p.A).
اليوم تعتبر تقنيه كونستيل هي تقنية صناعة الصلب الخضراء و المستدامه. حيث تضمن الاستخدام الفعال للطاقة والمواد الخام ، وسهولة التشغيل والصيانة ، فضلا عن البعد البيئي متمثلا فى تخفيض الانبعاثات.
في افران القوس الكهربي المزوده بنظام الشحن المستمر للخرده كونستيل ، حيث يتم التغذية المستمرة بواسطة الخردة ، وبالتالي يتم تسخينها مسبقا ونقلها من خلال ناقل يتحرك في نفق ما قبل التسخين ، حيث يتم حرق غاز العادم الناتج من فرن الصهر ، توفر التغذية المستمرة والتسخين المسبق للخردة بعض المزايا المحتملة مقارنة بطرق شحن الخرده التقليدية.
تعزز تقنيه كونستيل الإنتاجية وتحسن كفاءة استخدام الطاقة مع الحد الأدنى من التأثير البيئي. وتتمثل النقاط البارزة الرئيسية في تنفيذ هذه التكنولوجيا في تدابير الحفظ مثل:-
- استعادة الحرارة من غاز عادم الفرن إلى خردة ما قبل التسخين قبل الشحن في الفرن ،
- تقليل الطاقة الكهربائية اللازمه لعمليه الصهر ،
- التخفيضات في O2 (الأكسجين) ، واستخدام C (الكربون) مع عدم وجود استهلاك وقود الموقد ،
- زيادة معدل الإنتاج بسبب انخفاض وقت الصب ،
- انخفاض كبير في الاضطرابات الكهربائية على الشبكة ،
- انخفاض استهلاك أقطاب الجرافيت وكسرها القطب ،
- زيادة في المردود من عمليه الصهر ،
- نسبه اتربه يتم أقل إلى في محطه تنقيا الغازات،
- تخفيضات في تكاليف الخدمات اللوجستية والقوى العاملة والصيانة وإدارة منتجات النفايات.
إن الطاقة المنخفضة والتشغيل الثابت لسطح الصلب المصهور ، تحت الخبث الرغوي في حالة تقنيه كونستيل ، تجعل عملية الصهر فى افران القوس الكهربي … مثالية عندما تكون الشبكة الكهربائية ضعيفة نسبيا وقادرة على تحمل الاضطرابات المنخفضة جدا فقط.
كما ان تقنيه الشحن المستمر للخرده كونستيل تقل أيضا من الضوضاء والغبار والانبعاثات الملوثة ، سواء داخل عنبر الصهر او في عنبر الانتاج كليه،
تعتمد كمية التسخين المسبق على نقل الحرارة إلى الخردة من عادم الصهر. عادة ما يتم تسخين الخردة مسبقا إلى نطاق يتراوح من 350 درجة مئوية إلى 450 درجة مئوية.
عادة ما تقلل هذه الكمية من التسخين المسبق من استهلاك الطاقة بمقدار 40 كيلو واط ساعة / طن إلى 60 كيلو واط ساعة / طن ، واستهلاك القطب الكهربائي بحوالي 0.35 كجم / طن ، واستهلاك الحراريات بحوالي 1.2 كجم / طن ، ووقت الصب بحوالي 5 دقائق إلى 6 دقائق.
تشمل بعض عيوب التسخين المسبق التقليدي للخردة
- بعض مشاكل الشحن مثل التصاق الخردة بالناقل ،
- ضعف التحكم في التسخين المسبق بسبب الاختلاف في درجة حرارة غاز العادم ومعدل التدفق خلال مراحل مختلفة في عمليه الصهر
- بالنسبة لأوقات الصب الأقل من 70 دقيقة ، تؤدي الخدمات اللوجستية للتسخين المسبق للخردة التقليدية إلى الحد الأدنى من وفورات الطاقة التي لا يمكن أن تبرر النفقات الرأسمالية للتسخين المسبق النظام.
يتم تغذية الخردة المسخنة مسبقا باستمرار في افران القوس الكهربي ، حيث يتم إذابتها عن طريق الغمر في الصلب السائل. تعمل افران القوس الكهربي في ظروف صلب مصهورذو مستو مسطح ثابت ، وهي ميزة رئيسية على عمليات الدفعات التقليدية حيث يتم إذابة الخردة من خلال الصهر المباشر للقوس الكهربائي.
كما يتم إرسال غازات الاحتراق الناتجه عن عمليه التشغيل إلى محطة معالجه غاز العادم في ظروف مناسبة للاحتراق الكامل لأول أكسيد الكربون (CO) والملوثات الأخرى دون أي استهلاك للوقود.
هناك نوعان من الخصائص الرئيسية التي تجعل نظام كونستيل مختلفا عن معظم تقنيات افران القوس الكهربي الأخرى. هذه الخصائص هي مزيج من التسخين المسبق ، والأهم من ذلك ، الشحن المستمر.
التسخين المسبق مهم لتوفير الطاقة ، ولكن الشحن المستمر أظهر أن له فوائد أكبر ، وهي :-
- تكاليف الإنتاج المنخفضة ،
- الإنتاجية العالية ،
- صهر جميع انواع الخرده ،
- تقليل التأثير البيئي
- مزيد من السلامة
من المؤكد ان التسخين المسبق للشحنة فعال في تقليل استهلاك الطاقة. بافتراض متوسط درجة حرارة التسخين المسبق في حدود 400 درجة مئوية إلى 600 درجة مئوية ، يتم الحصول على وفورات في الطاقة تتراوح من 80 كيلو واط ساعة / طن إلى 120 كيلو واط ساعة / طن من الصلب السائل المستغل.
فوائد عملية كونستيل (الفوائد المثبتة لعملية)
- الاثرالبيئي الجيد،
- سلامة القائمين علي عمليه التشغيل ،
- الحد الأدنى من الإزعاج للشبكة الكهربائية ،
- تقليل تكاليف الخدمات اللوجستية والصيانة والقوى العاملة ،
- تحسين استخدام مصادرالطاقة الكيميائية ،
- انخفاض استهلاك اقطاب الجرافيت ،
- زيادة في عائد الخردة مقارنة بالأفران المشحونة على دفعات ،
- التحكم المستمر وتحسين المعلمات التشغيلية ، وتحسين التحكم في الشحن من خلال تتبع كمية الخردة وجودتها تلقائيا.
في الختام نود ان نقول ان التحول التقني من النظام التقليدي للشحن (استخدام السلات) الي نظام شحن الخرده المستمر تحول هام يعطي تفاعل جيد حيث ان اعاده تدوير الخرده (منتج اخضر) وتخفيض الانبعاثات واستعاده الطاقه بجانب تخفيض الطاقه تعتبر (عمليات مستدامه) وهي مطلب جوهري فى التحول التكنولوجي المستدام في صناعه الصلب.
المراجع
https://www.ispatguru.com/consteel-electric-arc-furnace-process/
