::شكر :: مقدمة  :: تطور صناعة الحديد :: الخامات:: تعدين و تجهيز الخامات :: تكنولوجيا الصلب ::الأعباء البيئية  ::الـمراجـع ::

5-1- تجميع الحبيبات الجامدة من الغازات المنصرفة:

                           «Dust Collector From Flue Gases» 

إن جميع الغازات المنطلقة من الصناعات الفلزية – كما سبق توضيحه – تكون حاملة لحبيبات من المواد الجامدة, ويمكن تجميع تلك الحبيبات من الغازات بعدة طرق مختلفة, ويتم اختيار الطريقة المناسبة على أساس مايلي:

1)     حجم الحبيبات المراد إزالتها من الغاز.

2)     درجة حرارة الغاز.

3)     حجم الغازات المنطلقة.

4)     سرعة الغاز.

5)     الغرض من العملية.

بمعنى :  هل هو فقط تجميع الحبيبات الجامدة أو أن ذلك جزء عدة من عمليات ?

                هل يراد الحصول على الطاقة الحرارية التي يحملها الغاز أم لا?

·        وعلى قدر المواد الجامدة المنطلقة يمكن أن يتم تقسيم الحبيبات إلى المجموعات الآتية:

1)     غبار (Fume): يكون حجم حبيبات الغاز من ٫05 :1 ميكرون.

2)     أتربة (Dust): يكون حجم حبيبات الأتربة من 1: 50 ميكرون.

3)     شبورة (Mist): يكون حجم حبيباتها من٫5 : 10 ميكرون كما أنها تكون قطرات من السائل وغالباً ما تتكون من عملية التكثيف.

4)     دخان(Smoke): يكون حجم حبيباته ٫05 :1 ميكرون وينتج عن عملية الإحتراق غير التام.

ويبين الجدول التالي أنواع الأجهزة المستخدمة لتنظيف الغازات من الجزيئات الجامدة, كما يبين أفضل مدى لحجم الحبيبات إلي يمكن استخدامها مع تلك الأجهزة , ودرجة الكفاءة التي يمكن الوصول إليها.

جدول (5-1) يوضح أنواع الأجهزة المستخدمة لتنظيف الغازات ودرجة كفاءتها

والشكل التالي حجم الحبيبات المتكونة, وأنسب الأجهزة التي يمكن استخدامها لتجميع تلك الحبيبات.

شكل(5-2) يوضح حجم الحبيبات المتكونة, وأنسب الأجهزة المستخدمة لتصنيعها

والشكل التالي يوضح كفاءة التنقية واعتمادها على حجم الحبيبات ويظهر منه أن كفاءة التنظيف تقل كثيراًً مع صغر حجم الحبيبات.

شكل (5-3) يوضح كفاءة التنقية واعتمادها على حجم الحبيبات

5-1-1-  التنقية المبدئية .

5-1-1-1-   غرفة التهبيط.

تعد غرفة التهبيط من أول الطرق المستخدمة لترسيب الأجسام الجامدة من الغازات وأقواها, وتصنع غرف التهبيط من الصلب ويمكن أن تبطن بالطوب الحراري.

·        والأساس العلمي لتنظيف الغازات في غرف الترسيب وغيرها:

«هو التخفيض الفجائي لسرعة الغازات الداخلة نظراًًً لزيادة الحجم»

ويبين الشكل التالي رسماً تخطيطياً لغرفة الترسيب أو مجمع الأتربة.

شكل(5-4)يوضح رسماً تخطيطياً لغرفة الترسيب

ومن أهم مميزات طريقة غرفة التهبيط في تنظيف الغازات ما يلي:

1)     سهولة التشغيل.

2)     لا تعتمد على سرعة الغازات المنبعثة.

3)     لا تتأثر بدرجة حرارة الغازات, وبالتالي يمكنها تنظيف الغازات عند درجات الحرارة العالية.

4)     سهلة التصميم والتصنيع, وبالتالي يمكن تصنيعها رأسي أو أفقي لتناسب حجم ومساحة المكان الذي تقام فيه.

5)     إمكانية تصنيعها بأحجام مختلفة لتتناسب مع أحجام الغازات, مفيدة جداً مع غازات الفرن العالي حيث أنها تكون بكميات ضخمة.

6)     لا تفقد الغازات الداخلة إليها أي حرارة تحملها, وبالتالي سمكن استخدامها بعد التنظيف في تسخين المواقد.

7)     إمكانية استخدامها بمفردها كمعالجة مفردة أو مع أجهزة أخرى.

8)     إمكانية الإستفادة من الحبيبات المترسبة دون الحاجة إلى التجفيف كما في حالة المنظفات المبتلة.

9)     قليلة التكلفة .

5-1-1-2-الأكياس المرشحة.

وهي تعتمد في حجزها للأجسام الجامدة المحمولة بالغازات على أساس نظرية المرشحات المجمعة Collector) (Filter- type حيث يتم دخول الغاز المحمل بالحبيبات الجامدة إلى وحدة الترشيح عبر فتحة خاصة كما هو موضح بالشكل التالي ثم تخرج الغازات بعد ذلك عبر فتحةٍ أخرى وقد فقدت معظم ما تحمله من أجسام جامدة في صورة غبار أو أتربة والتي يحتفظ بها على المرشح.

والشكل التالي يوضح عملية التنظيف بواسطة أكياس الترشيح:

شكل(5-5)يوضح عملية التنظيف بواسطة أكياس الترشيح

 وتستخدم أنواع مختلفة من المواد لصناعة أكياس الترشيح.

 ويبين الجدول التالي أنواع المواد المستخدمة في صناعة أكياس الترشيح وأهم خصائص كل مادة:

جدول(5-2) يوضح التالي أنواع المواد المستخدمة في صناعة أكياس الترشيح وأهم خصائصها

* ويتراوح عمر تلك الأكياس في الغالب ما بين 6 أشهر إلى 24 شهر.

ويتميز هذا النوع من المرشحات للمواد الجامدة بالتالي:

1)     ذات كفاءة عالية , تصل إلى أكثر من 99%.

2)     تستخدم في مدى واسع من الحبيبات ما بين ٫05 ميكرون إلى 100 ميكرون.

3)     القوى المطلوبة لتشغيلها صغيرة إذا ما قورنت بالأنواع الأخرى من المرشحات.

4)     إمكانية اختيار مادة تصنيع الكيس المناسبة لحالة الغاز المنتج.

5)     يمكن أن تستخدم الأكياس بمفردها , أو ضمن مجموعة من المرشحات.

*ولكن يعيب هذه الطريقة عدم إمكانية استخدامها عند درجات حرارة أعلى من 250م.

5-1-1-3- أجهزة الغسل للغازات(Wet  Scrubber).

توجد العديد من أجهزة الغسل المائي للغازات, ويتم فيها غمر الغاز المراد تنقيته مباشرةً في حمام مائي وهكذا يحدث تلامس مباشر بين الماء والحبيبات الجامدة الحمولة في الغاز, وبهذا تزال الحبيبات الجامدة من تيار الغاز ويصعد الغاز النقي إلى أعلى الوحدة.

 كما هو موضح بالشكل التالي:

شكل(5-6)يوضح أحد أجهزةغسيل الغازات

ومقدرة أجهزة الغسل المائي لتنظيف الغاز ضعيفة , كما أن هذه الطريقة محدودة الإستخدام نظراً لأنها تعتد على حجم الحمام المائي , ويصعب بناء حمامات للأحجام الكبيرة من الغازات.

5-1-1-4- الحلزونات(Cyclones).

الحلزون هو أفضل المجمعات في معالجة الحبيبات متوسطة الحجم.

والشكل التالي يوضح حركة الغاز داخل الحلزون:

شكل (5-7)يوضح حركة الغاز داخل الحلزون
 

وتمتاز هذه الطريقة في تنظيف الغازات بالمميزات التالية:

1)     لا توجد بها أجزاء متحركة , لذلك فإنها سهلة التشغيل والصيانة.

2)     تعمل على الجاف, ولهذا تحتفظ الغازات المارة خلالها بطاقتها الحرارية المحسوسة, والتي يمكن الإستفادة منها بعد ذلك في تسخين المواقد والغلايات.

3)     الحلزون المجمع للأتربة والحبيبات الجامدة منخفض السعر.

4)     يمكن صنعه في أشكال مختلفة.

·        العوامل المتحكمة في عملية تنظيف الغاز بالحلزون:

1)     كتلة الحبيبة: كلما زادت كتلة(وزن) الحبيبات زادت كفاءة التنظيف.

2)     سرعة دخول الغازات إلى الحلزون: كلما زادت سرعة دخول الغازات ثم قلت هذه السرعة بمقدار كبير زادت كفاءة الترسيب.

* تغادر الغازات الحلزون حاملة معها قدراً من الأتربة والعوالق تحوي تقريباً على ٫004 كجم/ م³ وهو قدراً أعلى من المسموح بوجوده في الغاز النقب وبالتالي تدخل الغازات إلى مرحلة التنقية الدقيقة.

5-1-2- التنقية الدقيقة.

تحدد كمية العوالق بالغاز النقي تبعاً للمواصفات العالمية بمقدار لا يتعدى ٫005 إلى ٫01 كجم/ م³, ولكن بعد معاملة الغازات في الأجهزة السابقة فإنها تحمل كمية أكبر من ٫01 كجم/ م³, ولتحقيق المواصفات العالمية التي أشرنا إليها مسبقاً والخاصة بكميات الأجسام الجامدة في الغازات المنطلقة من الأفران العالية فلابد من إعادة معالجة الغازات الناتجة من المعاملة الأولية ( التنقية المبدئية ) ويتم ذلك بالتنقية الدقيقة, ولها أجهزة عديدة مثل

مجمع الحلزونات -  أبراج الرش – جهاز الفنتوري – المرسبات الكهروستاتيكية..........

5-1-2-1- مجمع الحلزونات.

مجمع الحلزونات عبارة عن سلسلة من الحلزونات الصغيرة المرتبطة معاً, ويمتاز هذا النظام بالعديد من المزايا أهمها ما يلي:

1)     كفاءة تنظيف عالية.

2)     سهولة التشغيل والصيانة,  نظراً لصغر الحجم.

3)     يمكنها معالجة كميات ضخمة من الغازات المحتوية على كميات كبيرة من الأتربة.

4)     كفاءة عالية في تشغيل الحلزونات صغيرة المقطع.

5-1-2-2- أبراج الرش.

إن أساس تنظيف الغازات من الحبيبات الدقيقة في أبراج الرش هو:

         ( تجميع الحبيبات الدقيقة باستخدام قطرات دقيقة من الماء «الرذاذ» )

بمعنى أن:

عند تلاقي رذاذ الماء مع الحبيبات الجامدة في مجرى الهواء تتكون طبقة رقيقة من الماء على السطح الخارجي للأتربة والعوالق فيزداد وزنها ولا تستطيع الغازات حملها فتسقط على هيئة طينة, حيث يمكن بعد ذلك فصلها.

ويتكون برج الرش في أبسط صورة كما هو موضح بالشكل التالي:

شكل (5-8) يوضح أحد أجهزة أبراج الرش

ويعاد استخدام الماء المستخدم في عملية التنقية مرة أخرى للإقلال من استهلاكه, وخاصةً أن كمية الماء المستخدم كبيرة حيث يبلغ استهلاك الماء ما بين 4 :6 لتر/ م³ من الغاز المراد تنظيفه.

أما الغاز الذي تم تنظيفه فيخرج من أعلى البرج, ويحتوي هذا الغاز على نسبة من الأتربة ما بين ٫2: ٫8 جم/م³ من الغاز.

وتتوافر أنواع مختلفة من الرشاشات النفاثة Spray jets  يمكن من خلالها التحكم في مدى دقة حجم قطرات الماء المنطلقة في الأبراج, ومن خلالها يمكن أيضاً التحكم في حجم وكمية الماء الداخل إلى البرج, وبهذا يمكن التحكم في معدل ترسيب الأتربة والغبار تبعاً لسرعة دخول الغازات للبرج, وللوصول إلى أعلى كفاءة لتنظيف الغاز فلابد أن يتناسب حجم الرشاشات النفاثة مع حجم الحبيبات وحجم الغاز الداخل للبرج, وأيضاً سرعة دخول الغاز إلى البرج حتى لا تهرب أية حبيبات معلقة مع الغازات المتصاعدة.

ويمتاز أسلوب أبراج الرش لتنظيف الغاز مما يلي:

1)     أنها عملية بسيطة وسهلة نسبياً.

2)     كفاءة عالية في تنظيف الغازات.

3)     تكاليف إنشاء هذه المنظفات منخفضة مقارنةً بمجمعات الأتربة الأخرى.

* ولكن يعيب هذه الطريقة لتنظيف الغاز وتنقيته أنها عملية مبتلة Wet  Process ولهذا يبرد الغاز المنقى المار خلال أبراج الرش ويفقد حرارته المحسوسة وهكذا تفقد كمية كبيرة من الطاقة الحرارية دون الإستفادة منها , كما أنه يصعب إزالة الحبيبات الدقيقة التي تبلغ حجمها أقل من واحد ميكرون.

5-1-2-3- جهاز فنتوري (Venturi  Scrubber).

جهاز فنتوري هو أحد أجهزة تنظيف الغازات بأسلوب الغسل, وتكون سرعة الغازات مابين 3660 : 7320 م/ م/ دقيقة, وتساعد السرعات العالية على معالجة كميات ضخمة من الغاز.

 وفي هذه الطريقة يتم دفع الغازات المراد تنقيتها إلى جهاز الفنتوري مع دفع الماء (الرذاذ)  في مجرى الغاز المتحرك وخاصة في منطقة الحلق حيث تقل السرعة فيتم إضافة رذاذ الماء لضمان تلامس بين السائل والغاز ومن ثم تتجمع الحبيبات الجامدة على حوائط الجزء الأسفل وتتجه إلى أسفل حيث تفيض في نهيرات عبر فتحة خاصة حيث الحبيبات الجامدة عن السائل بينما الغاز المنقى فيخرج من قنوات تصريف خاصة في الجزء العلوي من الجهاز,

كما هو موضح بالشكل التالي.

شكل(5-9)يوضح جهاز فنتوري لتجميع الحبيبات

وتتناسب كفاءة تجميع الأتربة والحبيبات الجامدة من الغاز طردياً مع الإنخفاض في ضغط الغاز, أي أن كفاءة جهاز الفنتوري لغسل الغازات تزداد كثيرا ًتخفيض سرعات الغازات الداخلة إليه, وكذا مع زيادة معدل سريان الماء المرشوش وبالتحكم في العوامل السابقة فإن كفاءة الجهاز ترتفع كثيراً وخاصةً مع أحجام الأتربة الدقيقة جداً ذات الحجم دون الميكروني  Submicron .

وجهاز الفنتوري لغسل الغازات له مميزات عديدة منها ما يلي:

1)     بسيط وسهل الإستعمال.

2)     يجمع الأتربة الدقيقة بكفاءة عالية, تفوق كفاءته أي جهاز آخر.

3)     يمكنه التعامل مع كميات ضخمة من الغازات في وحدات صغيرة نسبياً ويرجع ذلك إلى السرعات العالية لدخول الغازات.

* ولكن عيبه الوحيد أيضاً هو فقد الغازات لحرارتها المحسوسة.

5-1-2-4- المرسبات الكهروستاتيكية.

المرسبات الكهروستاتيكية هي عبارة عن إلكترودين , إلكترود التفريغ  Discharge Electrode وهو ذو الجهد السالب أما الإلكترود الآخر فإنه إلكترود التجميع Collector Electrode  وهو موجب الجهد, وتعمل معها مقومات تحول الفولت بين الإلكترودين   إلى تيار مباشر رافعاً إياهما إلى حوالي 80٫000 فولت.

وتوجد العديد من تصميمات المرسبات الكهروستاتيكية,

 ويوضح الشكل التالي رسماً تخطيطياً لأحد الأجهزة المستخدمة لأسلوب الترشيح الإلكتروستاتيكي في الصناعات المعدنية.

شكل(5-10) يوضح رسماً تخطيطياً لأحد الأجهزة المستخدمة لأسلوب الترشيح الإلكتروستاتيكي

وإن أساس المرسبات الكهروستاتيكية هو الإستفادة من الكهرباء في إزالة الحبيبات الجافة أو الرطبة من مجرى سريان الغاز, حيث تعتمد هذه الطريقة على تأين الغازات المارة في مجال دائرة كهر بائية بضغط عالٍ حيث تكتسب الغازات خلال مرورها وملامستها للقطب الموجب شحنة كهر بائية موجبة وعند مرورها على القطب السالب المعترض لمسارها تتراكم عليه ويمكن تجميعها بعد ذلك عبر فتحات خاصة بماكينة سحب أسفل المنظف.

ويوضح الشكل التالي مباديء الترشيح الكهروستاتيكي.

شكل(5-11) يوضح مباديء الترشيح الكهروستاتيكي

  وتحدد سرعة الغازات الداخلة إلى الجهاز بحيث لا تزيد عن ٫8 : 1 م/ ث, حتى يمكن الحد من عدد الأقطاب الموجبة , نظراً أن زيادتها تعطل فعاليتها.

وتمتاز الطريقة الكهروستاتيكية في معالجة الغازات بما يلي:

1)     إمكانية التعامل مع الغازات في صورتها الجافة أو الرطبة.

2)     ذات كفاءة عالية خاصةً مع الحبيبات الدقيقة.

3)     يمكنها التعامل مع كميات ضخمة من الغازات.

* ولكن يعيب هذه الطريقة أنها مكلفة للغاية مقارنةً بالأنواع الأخرى.

الحمد لله الذي بنعمتة تتم الصالحات