مع التوسع السريع في حجم إنتاج الشركة خلال السنوات الأخيرة، ازداد استهلاك الأكسجين في صناعة الصلب، وتزايدت متطلبات موثوقية وكفاءة إمداد الأكسجين. يوجد في ورشة إنتاج الأكسجين مجموعتان من أنظمة إنتاج الأكسجين صغيرة الحجم، لا تتجاوز طاقتها الإنتاجية القصوى 800 متر مكعب في الساعة، وهو ما يصعب معه تلبية الطلب على الأكسجين في ذروة إنتاج الصلب. وكثيراً ما يحدث نقص في ضغط الأكسجين وتدفقه. وخلال فترات توقف إنتاج الصلب، لا يمكن تفريغ كميات كبيرة من الأكسجين، وهو ما لا يتناسب مع نمط الإنتاج الحالي، ويتسبب في ارتفاع تكلفة استهلاك الأكسجين، ولا يفي بمتطلبات ترشيد الطاقة، وخفض الاستهلاك، وتقليل التكاليف، وزيادة الكفاءة. لذا، فإن نظام توليد الأكسجين الحالي بحاجة إلى تحسين.
تتمثل عملية تزويد الأكسجين السائل في تحويل الأكسجين السائل المخزن إلى أكسجين بعد ضغطه وتبخيره. في الظروف القياسية، يمكن تبخير متر مكعب واحد من الأكسجين السائل إلى 800 متر مكعب من الأكسجين. وباعتبارها عملية جديدة لتزويد الأكسجين، فإنها تتميز بالمزايا الواضحة التالية مقارنةً بنظام إنتاج الأكسجين الحالي في ورش إنتاج الأكسجين:
1. يمكن تشغيل النظام وإيقافه في أي وقت، وهو ما يناسب أسلوب الإنتاج الحالي للشركة.
2. يمكن تعديل إمداد الأكسجين للنظام في الوقت الفعلي وفقًا للطلب، مع تدفق كافٍ وضغط مستقر.
3. يتميز النظام بمزايا العملية البسيطة، والخسائر الصغيرة، وسهولة التشغيل والصيانة، وانخفاض تكلفة إنتاج الأكسجين.
4. يمكن أن تصل نقاوة الأكسجين إلى أكثر من 99%، مما يساعد على تقليل كمية الأكسجين.
عملية وتكوين نظام إمداد الأكسجين السائل
يُزوّد النظام بشكل أساسي الأكسجين لصناعة الصلب في مصنع الصلب، والأكسجين لعملية القطع بالغاز في مصنع الحدادة. يستهلك الأخير كمية أقل من الأكسجين، ويمكن إهماله. تتمثل معدات استهلاك الأكسجين الرئيسية في مصنع الصلب في فرنَي القوس الكهربائي وفرنَي التكرير، والتي تستخدم الأكسجين بشكل متقطع. تشير الإحصائيات إلى أنه خلال ذروة إنتاج الصلب، يبلغ الحد الأقصى لاستهلاك الأكسجين 2000 متر مكعب/ساعة على الأقل، ويجب أن يكون ضغط الأكسجين الديناميكي أمام الفرن 2000 متر مكعب/ساعة على الأقل طوال مدة ذروة الاستهلاك.
يُحدد معياران أساسيان لاختيار نوع النظام، وهما سعة الأكسجين السائل وأقصى معدل لإمداد الأكسجين في الساعة. وبناءً على دراسة شاملة للعقلانية والاقتصاد والاستقرار والسلامة، حُددت سعة الأكسجين السائل للنظام بـ 50 مترًا مكعبًا، وأقصى معدل لإمداد الأكسجين بـ 3000 متر مكعب في الساعة. وعليه، صُممت عملية النظام ومكوناته بالكامل، ثم جرى تحسين النظام بالاستفادة القصوى من المعدات الأصلية.
1. خزان تخزين الأكسجين السائل
يخزن خزان تخزين الأكسجين السائل الأكسجين السائل عند درجة حرارة -183درجة مئويةوهو مصدر الغاز للنظام بأكمله. يعتمد الهيكل على تقنية العزل الحراري بالمسحوق الفراغي ثنائي الطبقات العمودي، مما يوفر مساحة أرضية صغيرة وأداءً عازلاً ممتازاً. يبلغ ضغط التصميم لخزان التخزين 50 مترًا مكعبًا، وحجمه الفعال 50 مترًا مكعبًا، وضغط التشغيل العادي ومستوى السائل التشغيلي من 10 إلى 40 مترًا مكعبًا. صُممت فتحة تعبئة السائل في أسفل خزان التخزين وفقًا لمعايير التعبئة على متن المركبات، ويتم تعبئة الأكسجين السائل بواسطة شاحنة صهريج خارجية.
2. مضخة الأكسجين السائل
تقوم مضخة الأكسجين السائل بضغط الأكسجين السائل في خزان التخزين وإرساله إلى المكربن. وهي وحدة الطاقة الوحيدة في النظام. ولضمان التشغيل الموثوق للنظام وتلبية احتياجات التشغيل والإيقاف في أي وقت، تم تجهيز النظام بمضختين متطابقتين للأكسجين السائل، واحدة للاستخدام والأخرى احتياطية.تعتمد مضخة الأكسجين السائل على مضخة تبريد أفقية مكبسية للتكيف مع ظروف التشغيل ذات التدفق المنخفض والضغط العالي، مع تدفق تشغيل يتراوح بين 2000 و4000 لتر/ساعة وضغط مخرج، ويمكن ضبط تردد تشغيل المضخة في الوقت الفعلي وفقًا لمتطلبات الأكسجين، ويمكن تعديل إمداد الأكسجين للنظام عن طريق ضبط الضغط والتدفق عند مخرج المضخة.
3. جهاز التبخير
يستخدم جهاز التبخير نظام تبخير بحمام هوائي، يُعرف أيضًا باسم تبخير درجة حرارة الهواء، وهو عبارة عن أنبوب ذي زعانف نجمية. يتم تبخير الأكسجين السائل إلى أكسجين بدرجة حرارة عادية عن طريق التسخين بالحمل الحراري الطبيعي للهواء. النظام مزود بجهازَي تبخير. عادةً ما يُستخدم جهاز واحد فقط. عند انخفاض درجة الحرارة وعدم كفاية قدرة التبخير لجهاز واحد، يمكن التبديل بين الجهازين أو استخدامهما معًا لضمان إمداد كافٍ من الأكسجين.
4. خزان تخزين الهواء
يخزن خزان الهواء الأكسجين المتبخر كجهاز تخزين وتخزين احتياطي للنظام، مما يساهم في تعزيز إمداد الأكسجين الفوري وموازنة ضغط النظام لتجنب أي تقلبات أو تأثيرات. يتشارك النظام مع نظام توليد الأكسجين الاحتياطي في خزان تخزين الغاز وخط أنابيب إمداد الأكسجين الرئيسي، مما يحقق الاستفادة الكاملة من المعدات الأصلية. تبلغ أقصى سعة تخزين للغاز وضغط تخزين الغاز في الخزان 250 مترًا مكعبًا. ولزيادة تدفق الهواء، تم تغيير قطر أنبوب إمداد الأكسجين الرئيسي من المكربن إلى خزان الهواء من DN65 إلى DN100 لضمان كفاية إمداد الأكسجين للنظام.
5. جهاز تنظيم الضغط
يحتوي النظام على مجموعتين من أجهزة تنظيم الضغط. المجموعة الأولى هي جهاز تنظيم ضغط خزان تخزين الأكسجين السائل. يتم تبخير جزء صغير من الأكسجين السائل بواسطة مكربن صغير في قاع الخزان، ثم يدخل إلى الجزء الغازي من الخزان عبر فتحته العلوية. كما يعيد خط إرجاع مضخة الأكسجين السائل جزءًا من خليط الغاز والسائل إلى الخزان، وذلك لضبط ضغط التشغيل وتحسين بيئة مخرج السائل. أما المجموعة الثانية فهي جهاز تنظيم ضغط إمداد الأكسجين، والذي يستخدم صمام تنظيم الضغط عند مخرج الهواء لخزان تخزين الغاز الأصلي لضبط الضغط في خط إمداد الأكسجين الرئيسي وفقًا لـ...حسب الطلب.
6.جهاز أمان
يُجهز نظام إمداد الأكسجين السائل بأجهزة أمان متعددة. يحتوي خزان التخزين على مؤشرات للضغط ومستوى السائل، كما يحتوي خط أنابيب مخرج مضخة الأكسجين السائل على مؤشرات للضغط، مما يُسهل على المشغل مراقبة حالة النظام في أي وقت. تُثبّت حساسات درجة الحرارة والضغط على خط الأنابيب الوسيط الواصل بين المكربن وخزان تخزين الهواء، والتي تُرسل إشارات الضغط ودرجة الحرارة إلى النظام وتُساهم في التحكم به. يتوقف النظام تلقائيًا عند انخفاض درجة حرارة الأكسجين أو ارتفاع الضغط، وذلك لمنع الحوادث الناجمة عن انخفاض درجة الحرارة أو زيادة الضغط. يحتوي كل خط أنابيب في النظام على صمام أمان، وصمام تهوية، وصمام عدم رجوع، وغيرها من وسائل الأمان، مما يضمن تشغيل النظام بشكل آمن وموثوق.
تشغيل وصيانة نظام إمداد الأكسجين السائل
نظراً لكونه نظاماً يعمل بضغط منخفض ودرجة حرارة منخفضة، فإن نظام إمداد الأكسجين السائل يخضع لإجراءات تشغيل وصيانة صارمة. فالتشغيل الخاطئ والصيانة غير السليمة قد يؤديان إلى حوادث خطيرة. لذا، يجب إيلاء اهتمام خاص للاستخدام الآمن والصيانة الدورية للنظام.
لا يُسمح لموظفي تشغيل وصيانة النظام بتولي المنصب إلا بعد خضوعهم لتدريب خاص. يجب عليهم إتقان مكونات النظام وخصائصه، والإلمام بتشغيل مختلف أجزائه ولوائح السلامة الخاصة بتشغيله.
خزان تخزين الأكسجين السائل، والمبخر، وخزان تخزين الغاز هي أوعية ضغط، ولا يُسمح باستخدامها إلا بعد الحصول على شهادة استخدام المعدات الخاصة من الهيئة المحلية المختصة بالرقابة التقنية والجودة. يجب فحص مقياس الضغط وصمام الأمان في النظام بانتظام، كما يجب فحص صمام الإيقاف وجهاز القياس على خط الأنابيب بانتظام للتأكد من حساسيتهما وموثوقيتهما.
يعتمد أداء العزل الحراري لخزان تخزين الأكسجين السائل على درجة الفراغ في الطبقة الفاصلة بين الأسطوانتين الداخلية والخارجية للخزان. عند انخفاض درجة الفراغ، يرتفع الأكسجين السائل ويتمدد بسرعة. لذا، يُمنع منعًا باتًا فك صمام الفراغ الخاص بالخزان عندما لا تكون درجة الفراغ منخفضة أو عندما لا يكون من الضروري إعادة ملء الخزان برمل البيرلايت لإعادة الفراغ. أثناء الاستخدام، يمكن تقدير أداء الفراغ لخزان تخزين الأكسجين السائل من خلال مراقبة كمية الأكسجين السائل المتطاير.
أثناء استخدام النظام، يجب إنشاء نظام تفتيش دوري منتظم لمراقبة وتسجيل الضغط ومستوى السائل ودرجة الحرارة وغيرها من المعايير الرئيسية للنظام في الوقت الفعلي، وفهم اتجاه تغير النظام، وإخطار الفنيين المحترفين في الوقت المناسب للتعامل مع المشكلات غير الطبيعية.
تاريخ النشر: 2 ديسمبر 2021
