جدید ترین نو آوری در ارتباط با تعمیرات اساسی و باز سازی کوره بلند در سطح جهان

[XMEHRDADX 7514]

(این مقاله مربوط به سال 1387 است)

در سال 2007 توليد فولاد خام دنيا حدود يك‌ميلياردو370 ميليون تن بود. با استفاده از کوره بلند و انواع کنورتورهاي دمشي معادل 3/66 درصد از کل فولاد توليد شده جهان در اين سال به‌دست آمده است. اين سهم از کل توليد فولاد جهان نشان از اهميت تکنولوژي توليد آهن خام مذاب در کوره بلند و تبديل آن به فولاد خام با استفاده از انواع کنورتورهاي دمشي دارد. با وجودي‌که از ساخت کوره بلند با شکل ظاهري مشابه نمونه‌هاي امروزي بيش از 150 سال مي‌گذرد ولي با اين حال انجام تحقيقات و پژوهش به‌منظور ايجاد نوآوري و بهينه‌سازي كوره‌بلند همچنان با جديت از سوي متخصصين دانشگاهي و صنعتي دنبال مي‌شود. به‌گونه‌اي که امروزه راندمان عملکرد كوره‌بلند تا حد زيادي به مدل‌هاي تئوري نزديک شده و از اين نظر كوره‌بلند يکي از معدود ساخته‌هاي دست بشر است که راندماني بسيار بالا دارد. ايران با دارا بودن دو واحد كوره‌بلند در دست بهره‌برداري و يک واحد كوره‌بلند(3) در مرحله راه‌اندازي تنها کشور دارنده كوره‌بلند در منطقه خاورميانه است. هرچند که به‌دليل حجم بالاي ذخاير گاز در کشورمان، توسعه روش‌هاي احياي مستقيم براي توليد فولاد در ايران از مزيت بيشتري نسبت به روش كوره‌بلند برخوردار است و به‌همين دليل علاوه بر اينکه در سال 1386 حدود 75 درصد فولاد توليدي ايران خارج از كوره‌بلند و ذوب‌آهن خام مذاب به اجتماع عرضه شده است و دولت نهم با بررسي‌هاي به‌عمل آمده پروژه‌هاي 8 گانه توليد فولاد را با استفاده از انرژي گاز براي احياي کردن اکسيد آهن، توليد آهن اسفنجي و تبديل آهن اسفنجي در کوره‌هاي قوس الکتريکي به فولاد خام مذاب در دست اجرا دارد. ولي با اين حال وجود ذخاير محدود زغال‌سنگ و همچنين حجم سرمايه‌گذاري صورت پذيرفته در زمينه ساخت واحدهاي پايين‌دستي و بالادستي مورد نياز واحدهاي كوره‌بلند توسعه نسبي و تداوم استفاده از اين روش در ايران نسبت به احياي مستقيم و به‌صورت محدود توجيه‌پذير كرده است.

 

با توجه به نزديک شدن شروع بهره‌برداري از كوره‌بلند سوم مجتمع ذوب‌آهن اصفهان و همچنين انجام برنامه‌ريزي براي آغاز فعاليت تعميرات اساسي كوره‌بلند شماره 2 اين مجتمع، در اين پژوهش به قسمتي از اقدامات صورت پذيرفته در يکي از جديدترين و در عين حال جسورانه‌ترين پروژه‌هاي تعمير و بازسازي كوره‌بلند انجام شده در سال‌هاي اخير در سطح جهان که در هندوستان انجام شد خواهيم پرداخت. انگيزه ارائه نتيجه چنين تعميرات اساسي که نخستين بار در سطح جهان انجام گرفت و همراه با نوع‌آوري و افزايش ظرفيت توليد آهن خام مذاب به‌مقدار زياد بود آشنايي بيشتر برنامه‌ريزان تعميرات زودرس كوره‌بلند شماره 2 ذوب‌آهن اصفهان و مسئولان مربوطه براي تامين اعتبار چنين تعميرات اساسي است.

 

نتايج بهينه‌سازي كوره‌بلند شرکت تاتااستيل هند در سال 2005 ميلادي در آوريل سال 2005 ميلادي کوره G شرکت تاتااستيل هند پس از حدود 4 ماه تعميرات اساسي مجددا مورد بهره‌برداري قرار گرفت. با وجود محدوديت‌هاي گسترده در سطح کارخانه و نياز مبرم به افزايش ظرفيت توليد آهن خام مذاب، با انجام اين تعمييرات اساسي افزايش حجم عملياتي مفيد كوره‌بلند به‌ميزان 45 درصد مقدار اوليه ممکن گشت. در طي انجام تعميرات اساسي اصلاحاتي در بخش‌هاي زير انجام پذيرفت: واحد انبار مواد اوليه، سيستم شارژ بار از بالاي كوره‌بلند، سيستم‌هاي خنک‌کننده كوره‌بلند، واحد ريخته‌گري و شمش‌ريزي، گرانول‌سازي سرباره، واحد دمش نرمه زغال(PCI)، واحد دمش و بخش تصفيه گاز خروجي و.... در ادامه به نکات مهم طراحي، انجام پروژه تعميرات اساسي و خلاصه‌اي از نتايج به‌دست آمده در كوره‌بلند G شرکت تاتا استيل هند که در تعميرات فوق در آن انجام گرفت اشاره مي‌شود.كوره‌بلند مورد بحث در نوامبر 1992 با حجم مفيد داخلي 1800 مترمکعب مورد بهره‌برداري قرار گرفت. ظرفيت اسمي طراحي آن توليد يک ميليون تن در سال بود. جدول يك مشخصات اين كوره‌بلند را قبل از تعميرات اساسي نشان مي‌دهد[1].

 

در طي مدت فعاليت كوره‌بلند از سال 1994 تا سال 2004، پوشش نسوز برخي قسمت‌هاي كوره‌بلند بيش از حد فرسوده شده و سيستم‌هاي خنک‌کننده آن تحت تماس با فضاي داخلي کوره قرار گرفته ‌بود.

 

بنابراين به کرات نياز به انجام تعميرات مقطعي در سيستم نسوز و تغيير عملکرد سيستم خنک‌کننده بود. در بخش بوته کوره لايه نسوز گرافيتي با سيستم خنک‌کننده دوش آب خارجي استفاده شده بود. به‌دليل تغيير پيدا کردن الگوي داخلي کوره، اختلالات متعددي در عملکرد کوره ايجاد شده و ادامه بهره‌برداري از اين كوره‌بلند نياز به استفاده از مقدار کک بيشتري به ازاي تن توليد آهن خام شد.

 

اشکال ديگري که در طراحي اوليه کوره احساس مي‌شد، وجود يک ديواره بتوني درست در فضاي وسط دو خروجي مذاب كوره‌بلند، يعني آسيب‌پذيرترين بخش ديواره بوته کوره، بوده است. وجود اين ديواره اجازه تعيين دماي اين بخش از کوره با استفاده از حسگرهاي حرارتي را نمي‌داد. با درنظر گرفتن اين مجموعه از اختلالات مسئولان شرکت تاتا استيل تصميم به خواباندن زودرس كوره‌بلند G و انجام تعميرات اساسي آن 10 سال پس از تاريخ شروع به بهره‌برداري گرفتند. در عين حال مسئولين شرکت تصميم گرفتند از اين فرصت براي مجهز كردن اين كوره‌بلند به آخرين تکنولوژي روز در صنعت توليد فولاد استفاده كنند. در عين حال متخصصين و مسئولان کوشش كردند علاوه بر بروز کردن تجهيزات كوره‌بلند به مهندسين و طراحان دستور بررسي امکان افزايش حجم مفيد عملياتي کوره را بدهند. از اين‌رو 6 طرح مختلف براي برآورده کردن اين اولويت‌ها پيشنهاد شد. در نهايت طرحي که با استفاده از ساختار موجود کوره بيشترين مقدار افزايش حجم مفيد کوره را بهمراه داشت با وجود هزينه سرمايه‌گذاري زياد آن انتخاب شد.

 

جدول 2 مشخصات كوره‌بلند شرکت تاتا استيل هند قبل و بعد تعميرات اساسي بازسازي را نشان مي‌دهد.

اهداف عمليات تعمير و بازسازي كوره‌بلند G تاتااستيل به‌شرح زير بودند:

 

افزايش متوسط توليد روزانه از 3600 تن آهن خام به 5150 تن و رسيدن به كوره‌بلندي با ظرفيت توليد سالانه 8/1 ميليون تن

 

افزايش نرخ دمش نرمه زغال‌سنگ از 100 کيلوگرم به 160 کيلوگرم به ازاي تن آهن خام مذاب.

 

پيش‌بيني حداقل 15 ساله عمر عملياتي مفيد بعد از تعميرات اساسي فعلي تا تعميرات اساسي بعدي.

 

مدت زمان توقف در سال‌هاي بهره‌برداري کمتر از 4 درصد.

 

ميزان آلايندگي محيط‌زيست کمتر از قبل به ازاي تن توليد آهن خام مذاب.

 

 

مراحل خواباندن كوره‌بلند G شرکت تاتا استيل هند:

 

از مدار خارج كردن يک كوره‌بلند فرآيندي بسيار پيچيده و طولاني دارد که انجام آن نيازمند برنامه‌ريزي و هماهنگي دقيق ميان بخش‌هاي مختلف است. در پروژه شرکت تاتا استيل مقدمات انجام کار پيش از آغاز فرآيند خاموش كردن کوره آغاز شد. شکل يك مراحل انجام اين فرآيند را نشان مي‌دهد.

 

براي خواباندن يک کوره بلند ابتدا در يک دوره زماني مشخص از شارژ بار جديد به‌درون كوره‌بلند خودداري مي‌شود. اين مرحله را اصطلاحا به‌نام Rundown مي‌شناسند. در اين دوره همچنان به انجام دمش از پايين کوره ادامه مي‌دهند تا فرآيند احياي مواد آهندار شارژشده به کوره تا حد ممکن ادامه داشته باشد و حداکثر مقدار استفاده از شارژ باقي‌مانده در درون کوره به‌عمل آيد. پس از اين مرحله به‌دليل اينکه سطح مذاب از خروجي‌هاي آهن خام مذاب موجود در بدنه كوره‌بلند پايين‌تر مي‌رود با ايجاد سوراخ‌هايي بروي بدنه كوره‌بلند مقدار آهن مذاب باقي مانده در کوره را نيز خارج مي‌كنند. اين مرحله اصطلاحا به‌نام Salamander Casting شناخته مي‌شود.

 

پس از تخليه کامل مذاب از سوراخ ايجاد شده، به‌منظور خنک كردن بدنه نسوز کوره و فراهم آوردن سريع مقدمات انجام تعميرات در کوره، ضمن باز كردن برخي از دمنده‌هاي هوا و همچنين برداشتن بعضي از سيستم‌هاي خنک‌کننده و تخريب ديواره نسوز جلوي آنها عملا امکان جريان طبيعي هواي داخل كوره‌بلند را به‌وجود‌ آوردند. سپس شروع به پاشيدن آب به سطح بدنه و خنک كردن نهايي كوره‌بلند اقدام کردند. همان‌گونه که در شکل 1 ديده مي‌شود ، مسئولين اين پروژه تعميراتي موفق شدند مراحل از مدار خارج كردن كوره‌بلند را حدود 20 ساعت زودتر از زمان پيش‌بيني شده به اتمام برسانند[1].

 

 

آغاز مراحل تعمير و بازسازي کوره بلند G شرکت تاتا استيل:

 

با وجود اينکه اين كوره‌بلند قبلا و به تدريج مجهز به بعضي از فناوري‌هاي پيشرفته شده بود، نصب تجهيزات پيشرفته به تنهايي نمي‌توانست تاثير قابل توجه و دلخواه را به‌روي عملکرد کوره داشته باشد. نمونه‌هايي از اين تجهيزات که پيش از انجام عمليات بازسازي در اين کوره مورد استفاده قرار گرفت عبارتند بودند از:

 

انبار ذخيره مواد شارژ مجهز به تجهيزات کنترل شارژ مواد آهن‌دار و کک

 

سيستم شارژ بدون زنگوله با فشار گاز خروجي از بالاي كوره‌بلند 25/1 بار (+1)

 

تجهيزات مذاب ريزي پيشرفته و حسگرهاي کنترل‌کننده دمنده‌ها، حسگرهاي کنترل کننده شارژ ورودي و چندين حسگر عمودي نصب شده در بخشهاي مختلف كوره‌بلند

 

افزايش دمش اکسيژن و نرمه زغال با ظرفيت بالا از طريق دمنده‌ها به كوره‌بلند.

 

استفاده از فناوري شارژ کک به منطقه مياني کوره جهت کنترل بيشتر منطقه مرد مرده در كوره‌بلند. لازم به ذکر است که گندله بدليل شکل کروي خويش تمايل به پر کردن فضاي مياني کوره را دارد و از اين رو در موارديکه شارژ مواد آهن‌دار داراي بخش قابل‌توجهي از گندله باشد در فضاي مياني کوره عدم امکان نفوذ هوا و گاز کوره بوجود مي‌آيد. از اين‌رو با شارژ اختصاصي کک به فضاي مرکزي کوره امکان نفوذپذيري بيشتر گاز در اين بخش و ايجاد پروفيلي بشکل را در بالاي كوره‌بلند فراهم مي‌آوردند [2].

 

 

سيستم پيشرفته پيش‌گرم‌کننده هواي دميده شده به كوره‌بلند:

 

با توجه به موارد بالا افزايش بازدهي كوره‌بلند تنها با افزايش نسبي حجم کوره امکان‌پذير بود. با انجام بررسي‌هاي فني ـ اقتصادي مشخص شد که افزايش ظرفيت توليد كوره‌بلند به‌معني نياز به مداخله در تمامي بخش‌هاي کوره نيست. برخي از بخش‌ها با توجه به ظرفيت و فناوري بالاي آنان نيازي به تغيير اساسي نداشته و مي‌توانند با همين وضعيت قبلي مورد استفاده قرار گيرند. براين اساس، فونداسيون و برج کوره، واحد پيشگرم کننده هوا، واحد غبارگيري، سيستم لوله‌کشي گاز کوره، واحد ذخيره مواد شارژ شونده به کوره و... بدون تغيير باقي ماندند و ساير بخش‌هاي کوره براي تطابق با ظرفيت جديد کوره تغيير داده شدند. در زير به اين موارد تغيير اشاره خواهد شد:

 

 

سيستم شارژ مواد به كوره‌بلند:

 

سيستم شارژ مواد به درون كوره‌بلند بيش از همه با اعمال سيستم کنترل دانه‌بندي کک شارژ شده به کوره بلند بهينه‌سازي شد. با انجام تغييرات امکان جدا كردن دانه‌هاي زير 6 ميليمتر و دانه‌هاي بزرگتر از 60 ميليمتر کک از بقيه شارژ فراهم آمده‌ است. اين بخش جداشده از شارژ براي تغذيه کک به قسمت مياني کوره و جلوگيري از گسترش منطقه مرد مرده استفاده شده است. همچنين نوار نقاله انتقال مواد براي حمل 1550 تن شارژ در ساعت بهينه‌سازي شد. براي اين امر سرعت نوار نقاله به 1/2 متر در ثانيه افزايش داده شد. همچنين سيستم تخليه کننده مواد اوليه بدرون كوره‌بلند به سيستم اکترونيکي پيشرفته اي مجهز شده که امکان تغيير کنترل از را ه دور نرخ ورود و زاويه شارژ به‌درون كوره‌بلند را فراهم آورده است.

 

 

واحد دمش سرد و گرم کوره:

 

قبل از توصيف تغييراتي که در اين بخش داده شد، توصيف نحوه عملکرد اين قسمت به اختصار ضروري به‌نظر مي‌رسد. شکل 2 نمائي شماتيک از نحوه عملکرد واحدهاي دمنده را نشان مي‌دهد. اين قسمت از يک دمنده سرد (Blower) تشکيل شده است که عموماً با نيروي بخار حرکت مي‌كند. قسمت دمنده جريان هوا را با نرخ بالايي به سمت قسمت گرم کننده ميراند. در پيرامون مجراي عبور دهنده هوا، جريان گاز نيز به سمت قسمت گرم‌کننده حرکت مي‌كند. کنترل نرخ جريان گاز توسط شيرهاي مخصوصي که امکان باز و بسته شدن سريع را دارند و موسوم به (shut off valve) هستند انجام مي‌پذيرد. در نهايت اين جريان در قسمت گرم کننده با يکديگر مخلوط مي‌شوند.

 

در طي عمليات بازسازي يک واحد دمنده متصل به توربين بخاري مورد نصب قرار گرفت تا بتواند جريان هواي سردي با ظرفيت بين 220 هزار مترمکعب تا 310 هزار مترمکعب در ساعت و با فشاري حدود 4 بار (+1) را تامين كند. در مواردي که توربيني يا دمنده آن به هر دليلي مجبور به توقف يا کاهش حجم فعاليت شوند اصطلاحاً تحت عنوان «مرخصي دمنده» شناخته مي‌شود. در طي مراحل بازسازي مهندسين با متصل کردن مجاري دمش چند دمنده به يکديگر توسط شيرهاي يکطرفه، عملا کاري کردند در زماني که يکدمنده در مرخصي است جريان هوا از دمنده‌هاي ديگر تا اندازه‌اي مسئوليت آن را برعهده بگيرند. همچنين در قسمت گرم‌کننده هوا تمامي آجرهاي متخلخل سراميکي با آجرهاي متخلخلي که سطوح جانبي آنها بيشتر بود تعويض شد. تمامي ملحقات شيرهاي قطع کننده جريان گاز (Shutoff valve) از نوع برقي به نوع هيدروليکي تغيير يافت. همچنين تغييراتي در جانمايي ابزار دقيق و اتاق کنترل صورت گرفت[1].

[XMEHRDADX 7514]

 

تغييرات ابعادي كوره بلند G تاتا استيل:

 

با وجود مدت زمان اندک عمليات بازسازي (کمتر از چهار ماه) متخصصين توانستند بدون انجام تغييرات ساختماني و ساختاري، حجم مفيد عملياتي اين كوره بلند را حدود 46 درصد افزايش دهند. بنابراين كوره بلند بزرگتر در ميان همان ساختار قبلي جا داده شد. با حفظ شکل بشکه مانند شکم كوره بلند امکان استفاده مجدد از مجموعه فونداسيون کوره بدون کم کردن ضخامت لايه نسوز فراهم آمد. با تغيير ابعاد کوره احتياج به تغيير مشخصات سيستم خنک‌کننده آبگرد کوره و اضافه كردن حجم آب در گردش به ميزان تقريبا 5500 مترمکعب در ساعت بود که اين حجم آب در پنج سيکل مجزا در گردش است. به‌منظور ايجاد فضاي لازم براي قرار دادن جداره بزرگتر كوره بلند بدون تداخل پيدا كردن با ساختار قبلي از سيستم خنک‌کننده مسي (copper stave) نازکتري در مقايسه با نمونه قبلي استفاده شد. لازم به توضيح است که در بخش‌هايي از جداره كوره بلند براي کنترل ميزان حرارت جداره کوره يک سيستم خنک‌کننده مسي را در تماس با سيستم خنک‌کننده آب در گردش قرار دادند. برج كوره بلند از چهار بخش تشکيل شده است که از روي هم قرار گرفتن اين چهار بخش بروي هم کل ارتفاع كوره بلند به‌وجود مي‌آيد. شکل 3 اين چهار بخش يک كوره بلند را در کنار هم و قبل از سوار کردن بر روي يکديگر نشان مي‌دهد. سيستم خنک‌کننده مسي در چهار رديف در بخش شکم و در فاصله 14 متري از سطح قرارگيري دمنده‌ها نصب شده و دو رديف ديگر نيز صفحات نازک دو جداره مسي در بخش بوته کوره نصب شد. دماي مابقي بخش‌هاي كوره بلند توسط سيستم خنک‌کننده چدني پيشرفته تحت کنترل درآمده است. لازم به ذکر است صفحاتي که در بالاترين بخش كوره بلند (شافت 2 در شکل 3) نصب مي‌شوند توسط يک لايه مقاوم در برابر سايش پوشيده شده‌اند و اين صفحات از بخش بيروني كوره بلند قابل دسترسي بوده و از همانجا قابل تعويض هستند.

 

در بالاترين بخش كوره بلند G شرکت تاتااستيل، به‌جاي تجهيزات شارژ قبلي يک مجموعه جديد شارژ با ظرفيت قيف 46 مترمکعب در بالاي راس كوره بلند نصب شد. با محاسبات انجام شده مجموعه تغييرات ايجاد شده منجر به تنها يک متر افزايش ارتفاع کل كوره بلند شد که با افزايش ارتفاع تسمه نقاله سيستم شارژ هم با اين تغييرات هماهنگ شد. تغييرات مهمي که دربخش بوته كوره بلند انجام پذيرفت عبارتند از: استفاده از لايه‌هاي نسوز متخلخل در مناطقي که به‌شدت بر روي عمر کوره موثر هستند، همچنين براي افزايش بيش از پيش حجم کوره عمق پايين‌‌ترين بخش بوته (Sump depth) از 3/1 به 5/2 متر افزايش پيدا كرد و در نهايت علاوه بر سيستم خنك‌كننده موجود در کف کوره يک سيستم خنک‌کننده دوم نيز بروي سيستم قبلي نصب شد. سرانجام تمامي حس‌گرهايي که قبلا درون کوره نصب بودند بهينه‌سازي شده و تغييراتي در آنها براي تطابق با ابعاد جديد كوره بلند داده شد. شکل 4 تغييرات ابعادي انجام شده در طراحي كوره بلند و مقايسه ابعاد جديد و قديم کوره بلند G شرکت تاتا استيل را نشان مي‌دهد[1].

 

بر اساس شکل 4 مشاهده مي‌شود که کل افزايش ارتفاع ايجاد شده در طراحي تعميرات اساسي نسبت به سازه كوره بلند قبل از تعمير تنها معادل 7/3 درصد بوده است. اين ميزان افزايش ارتفاع بيش از همه در اثر افزايش عمق کوره در بخش بوته به‌وجود آمد. پس از انجام تغييرات از ارتفاع بخش شکم کوره کاسته و ارتفاع بوته و شافت دو کوره را افزايش دادند. ارتفاع شافت يك کوره تقريبا ثابت باقي مانده است. بخش اعظم افزايش حجم عملياتي کوره به‌دليل افزايش قطر بخش‌هاي مختلف سازه کوره بوده است. بيشترين مقدار افزايش قطر در بخش شکم کوره و به‌ميزان 2/24 درصد رخ داده است.

 

 

تغييرات اعمال شده در قسمت ريخته‌گري مذاب:

 

همان‌گونه که پيش از اين گفته‌شد فاصله ميان دو مجراي خروجي آهن خام مذاب از اين كوره بلند افزايش يافته و از 72درجه به 132 درجه رسيد. اين امر امکان ساخت يک واحد ريخته‌گري جديد را فراهم آورده‌است و به اين ترتيب مذاب خروجي از هر بخش توسط يک واحد مجزا دريافت مي‌شود. همچنين سيستم کنترل خروج مذاب از کوره تعويض شده و مجراي مجزا براي هر خروجي مذاب نصب شد. به اين ترتيب ظرفيت‌سازي لازم براي دريافت حجم بيشتر مذاب از کوره بعد از تعميرات در قسمت ريخته‌گري فراهم آمد.

 

از ديگر بخش‌هاي ريخته‌گري، قسمت گرانول‌سازي سرباره است که ظرفيت‌سازي و بهينه‌سازي لازم نيز در اين بخش فراهم شد. همان‌گونه که در بخش اهداف پروژه تعميرات اساسي اين كوره بلند ذکر شد بهبود شرايط حفظ محيط‌زيست نسبت به قبل از تعميرات از اهداف مديريت در مراحل تعميرات اساسي و بازسازي بوده است. در اين راستا واحد ***** الکترواستاتيک دوم به مجموعه قسمت ريخته‌گري اضافه شد و ظرفيت مکش صددرصد گاز متصاعد شده از مذاب و سرباره خروجي از كوره بلند فراهم آمد.

 

 

واحد دمش نرمه زغال‌سنگ:

 

همان‌گونه که قبلا گفته شد با دمش نرمه زغال‌سنگ به‌درون كوره بلند امکان کاهش مصرف کک به ازاي تن توليد آهن خام مذاب در كوره بلند فراهم مي‌آيد. از آنجايي‌که طي عمليات تعميرات و بازسازي كوره بلند G شرکت تاتا تعداد دمنده‌هاي آن از 22 به 30 عدد افزايش يافت واحد دمش زغال‌سنگ کوره نيز اصلاح شد تا امکان تامين 6/43 تن نرمه زغال‌سنگ در ساعت را به‌وجود آورند. سيستم دمنده ذرات ريز زغال‌سنگ به‌درون کوره تعويض شد. سيستم جديد قابليت تامين فشار 17 بار (+1) را دارد. همچنين از آنجايي‌که براي دمش زغال‌سنگ درون کوره بلند بايد اندازه ذرات زغال‌سنگ به کمتر از 80 ميکرون کاهش يابد، بنابراين يک آسياب ديگر به مجموع دو آسياب قبلي براي خرد کردن بهينه ذرات زغال‌سنگ اضافه شد.

 

 

نوع‌آوري و بهينه‌سازي سيستم خنک کنندكوره بلند شماره 6 کارخانه Nizhnij Tagi روسيه:

در سال 2004 ضمن تعميرات اساسي كوره بلند شماره 6 کارخانه Nizhnij Tagi (بزرگترين توليدکننده فولاد روسيه) با قطر شکم 8/9 متر، حجم مفيد 1900 مترمکعب (که حجم آن برمبناي استاندارد روسي معادل 2200 مترمکعب است) و ميانگين توليد روزانه آن 5100 تن آهن خام مذاب بود انجام پذيرفت. مدار آبگرد سيستم خنك‌كننده کوره‌هاي بلند روسي بر خلاف نمونه‌هاي غربي و ژاپني بدون استفاده از پمپ سيرکوله و تنها با استفاده از جريان همرفتي آب عمل مي‌كند. در جريان انجام تعميرات اساسي اين كوره بلند براي نخستين بار در بخش‌هاي مختلف کوره از سيستم خنك‌كننده‌اي بر مبناي نوع‌آوري شرکت Paul Worth استفاده شد. خلاصه نتايج استفاده از اين سيستم جديد خنك‌كننده در کوره فوق در مجله تخصصي آهن و فولاد نوامبر 2008 به شرح زير ارائه شده است:

 

براساس طراحي جديد سيستم خنك‌كننده قطعات دوجداره مسي از پايين قسمت بارريز كوره بلند تا بالاي دمنده‌ها بدون استفاده از نسوز چيني قرار مي‌گيرند. بنابراين کل سطح داخلي سيستم‌هاي خنك‌كننده مسي و چدني به‌غير از بخش بوته کوره با مواد شارژ شده در كوره بلند تماس مستقيم دارند (شکل 5). مواد داخل كوره بلند در حدود 10 متر بالاي دمنده‌ها خميري هستند. بدليل دماي نسبي کمتر سطح سيستم خنك‌كننده در مقايسه با ساير بخش‌هاي کوره بلافاصله پس از تماس مواد با سطح مسي خنك‌كننده بدنه كوره بلند منجمد و به آن مي‌چسبند.

 

مقداري از بار خميري شکل که به جداره خارجي سيستم خنك‌كننده مسي چسبيده و لايه‌اي با ضخامت حدود 40 تا 100 ميليمتر از مواد جامد را تشکيل مي‌دهند[5]. تشکيل اين لايه بر روي سطح سيستم عملا چندين مزيت را به‌همراه خواهد داشت. اولا به‌دليل قطع تماس مستقيم مس با فضاي داخلي كوره بلند مانع از سايش سطح مس در اثر تماس با مواد شارژ شده به کوره مي‌شود. براساس مطالعات انجام شده طي 10 سال تحقيق در مورد اين سيستم تنها 4 ميليمتر سايش در سطح سيستم خنك‌كننده گزارش شده است[5].

 

ثانيا چون مواد چسبيده به سيستم خنك‌كننده مسي عايق حرارتي مناسبي هستند عملا با تشکيل اين لايه اتلاف انرژي حرارتي كوره بلند کاهش خواهد يافت. کاهش انتقال حرارت از ديواره کوره نتيجه آن صرفه‌جويي انرژي مصرفي در كوره بلند است. همان‌گونه که در شکل 6 ديده مي‌شود سيستم خنك‌كننده مسي در مقايسه با نمونه چدني ميزان انتقال حرارت بسيار کمتري (در حدود يک چهارم) دارد. به‌دليل انجام فعل و انفعالات مختلف در داخل كوره بلند و تغييراتي که ممکن است اجبارا در فشار هواي دمنده‌ها و ساير پارامترهاي كوره بلند ايجاد شود ضخامت لايه چسبيده شده به سطح سيستم خنك‌كننده مرتبا تغيير مي‌كند و حتي ممکن است که اين لايه به‌طور کامل کنده شده و مجددا تشکيل شود؛ بنابراين براي بهتر چسبيدن لايه‌اي از مواد داخل کوره به سيستم خنك‌كننده دوجداره مسي (همان‌طوري‌که در شکل 5 ديده مي‌شود) شيارهايي بر روي سطح سيستم خنك‌كننده مسي ايجاد كرده‌اند تا لايه چسبيده شده به سيستم خنك‌كننده مسي براحتي از سطح سيستم جدا نشده و فرسايش سطح سيستم مسي خنك‌كننده کاهش و طول عمر سيستم خنك‌كننده با تغيير اعمال شده پيش‌بيني مي‌شود که افزايش يابد.

 

با توجه به اينکه هنوز سال‌هاي زيادي از کاربردي شدن اين نو‌آوري‌ها در سيستم‌هاي خنك‌كننده ديواره كوره بلند روسي که در آن قسمت‌هايي از ديواره کوره بدون آجرهاي ديرگداز (همان‌طوري‌که در شکل 5 ديده مي‌شود) باقي مي‌ماند، نگذشته است نمي‌توان در مورد عمر مفيد اين تجهيزات قضاوت كرد. هرچند شرکت دارنده اين دانش فني مدعي است در سال 2009 براي کوره‌هاي بلند سه و پنج همين کارخانه روسي در تعميرات اساسي از اين نو‌آوري‌ها استفاده شوند، قرارداد نصب چنين سيستمي در کوره‌هاي بلند مذکور هنوز در دست بررسي است. استفاده از کل نو‌آوري‌هايي که در اين تحقيق به آنها اشاره شده است در کشورهايي نظير ايران به بررسي‌هاي بيشتري نياز دارد.

 

 

 

دکتر مهندس سيد تقي نعيمي / کارشناس رسمي دادگستري عضو هيات علمي دانشگاه صنعتي اميرکبير