لقد أمضيت خمسة عشر عامًا في تصميم أنظمة تخزين الرماد المتطاير لمحطات الطاقة الحرارية في جميع أنحاء آسيا والشرق الأوسط. خلال تلك الفترة، رأيت نفس الأخطاء تتكرر في منشأة تلو الأخرى: صوامع بحجم يتناسب مع متوسط إنتاج الرماد بدلاً من ذروته، وأنظمة تفريغ تُختار دون اختبار المادة الفعلية، وأنظمة تجميع غبار تبدو رائعة على الورق ولكنها تنسد في غضون أسابيع من بدء التشغيل.
الرماد المتطاير ليس مجرد مسحوق آخر. إنه يتصرف بشكل مختلف عن الأسمنت أو الجير أو الحبوب بطرق تفاجئ المهندسين. حجم الجسيمات أدق، والكشط أعلى، والشحنة الكهروستاتيكية غير متوقعة، ودرجة الحرارة عند التجميع قد تتجاوز 150 درجة مئوية.
المادة التي لا أحد يريد التحدث عنها
الرماد المتطاير هو أكثر المواد غير المقدرة في معالجة المواد السائبة. يحظى الأسمنت بكل الاهتمام، والحبوب تحصل على ميزانيات سلامة الغذاء، والفحم يحصل على تركيز السلامة من الحرائق. الرماد المتطاير يقع في المنتصف، يُعامل كأمر ثانوي. إليك الخصائص الثلاث الأكثر أهمية:
النعومة:الجسيمات عادة ما تكون بحجم 1-100 ميكرون، بمتوسط حوالي 20-30 ميكرون. النعومة الزائدة تعني أن الرماد المتطاير يتصرف كسائل عند التهوية، لكنه يتكوم إلى كعكة غير منفذة عند تركه دون إزعاج لمدة تزيد عن 48 ساعة.
الكشط:الكربون غير المحترق والشظايا المعدنية الصلبة تسجل 6-7 على مقياس موس. أنابيب الفولاذ الكربوني القياسية في النقل بالتخفيف تتآكل خلال 18-24 شهرًا. الأنابيب المبطنة بالبازلت تدوم 4-5 مرات أطول.
درجة الحرارة:الرماد المجمّع حديثًا من مرسب كهروستاتيكي يمكن أن يكون بدرجة حرارة 120-180 درجة مئوية. توصيله مباشرة إلى صومعة خرسانية دون تبريد سيتسبب في تشقق الأساس خلال عامين.
حجم الصومعة: الخطأ الأكثر تكلفة
الخطأ الأكثر شيوعًا هو تحديد حجم الصومعة بناءً على متوسط الإنتاج اليومي. محطات الطاقة لا تنتج الرماد المتطاير بمعدل ثابت. محطة بقدرة 660 ميجاوات قد تنتج 40 طنًا في الساعة عند الحمل الكامل، ولكن فقط 15 طنًا عند الحد الأدنى للحمل المستقر. قاعدتي الأساسية: حدد حجم الصومعة ليكون 1.5 ضعف ذروة الإنتاج خلال 24 ساعة، مع حد أدنى من الاحتياطي لمدة 48 ساعة عند الحمل الكامل.
الخطأ الآخر في تحديد الحجم هو تجاهل نظام تصنيف الرماد المتطاير. العديد من المحطات الآن تفصل الرماد من الفئة F (منخفض الكالسيوم) والفئة C (عالي الكالسيوم) في صوامع مختلفة لأنه لا يمكن خلطهما دون التأثير على جودة الخرسانة. صومعة مزدوجة الحجرة أو صومعتان منفصلتان مع أنظمة تغذية مخصصة أمر أساسي.
تصميم نظام التفريغ
لقد قمت بمراجعة العشرات من صوامع الرماد المتطاير حيث كان نظام التفريغ مجرد قمع مخروطي مع وسادة تهوية. هذا يعمل لبضعة أشهر، ثم تنسد الوسادة بالرماد المضغوط وتصبح الصومعة ثقلًا ورقيًا وزنه 3000 طن. الحل هو نهج متعدد الطبقات:
وسائد تهوية على المخروط القمعي:مصممة لنفاذية الرماد المتطاير بمعدل 0.2 متر مكعب/دقيقة/متر مربع عند ضغط 0.2 بار
مدافع هواء عند الانتقال من الأسطوانة إلى المخروط:أربعة إلى ستة مدافع تطلق بشكل متسلسل تكسر الجسور بشكل فعال
استخراج ميكانيكي للصوامع ذات القاع المسطح:مستردات لولبية للصوامع التي يزيد قطرها عن 8 أمتار
مجمع الغبار الذي لا أحد يحدد حجمه بشكل صحيح
أثناء ملء الصومعة، يحمل الهواء المزاح تركيزات غبار تتراوح بين 200-500 جرام لكل متر مكعب. مرشح الأكياس القياسي لتهوية صومعة الرماد المتطاير هو 1000-2000 متر مكعب/ساعة بكفاءة 99.9% عند 1 ميكرون. الخطأ الذي أراه في أغلب الأحيان هو تقليل حجم المرشح لأن شخصًا ما استخدم مواصفات صومعة الأسمنت كمرجع. الرماد المتطاير يحتوي على 30-50% من الناعم أكثر من الأسمنت. حدد دائمًا المواصفات خصيصًا للرماد المتطاير، وخصص 10-15% مساحة مرشح إضافية أكثر من الحد الأدنى للحسابات.