ترجمه مقاله از بین رفتن آب بندی کوره یا خنک کننده محصول

گاهی اوقات، علیرغم رعایت نکات ایمنی در طراحی، آب بندی های بالا و پایین کوره یا آب بندیخنک کنندهمحصول از بین می رود. اگر پایه آب بندیبالایی خالی از مواد شود یا جریان گاز آب بندی کافی نباشد، از بین رفتن آب بندی فوقانی رخ می دهد. به همین ترتیب، اگر پایه آب بندی پایینی خالی از مواد باشد و یا جریان گاز آب بندی کافی نباشد، از بین رفتن آب بندی پایینی رخ خواهد داد. با از بین رفتن آب بندی خنک کننده کوره یا محصول، گازهای قابل احتراق و سمی در قیف شارژ و کوره یا مناطق تخلیه خنک کنندهمحصول آزاد می شوند. برای اقدامات احتیاطی برای محافظت از پرسنل کارخانه در صورت از بین رفتن آب بندی کوره یا خنک کننده محصول به راهنمای ایمنی (بخش 2.0، بند 6.2) مراجعه کنید.

در صورت از بین رفتن آب بندی کوره یا خنک کنندهمحصول، درب کشویی باید به طور خودکار بسته شود. این دریچه کشویی جریان مواد را مسدود می کند و برای ایجاد افت فشار کافی با کاهش جریان گاز آب بندی برای بازیابی آب بندیکوره یا خنک کننده محصول طراحی شده است. سیستم هیدرولیک برای بسته شدن درهای کشویی در صورت قطع برق طراحی شده است.

اقدام فوری

در صورت از بین رفتن آب بندی کورهیا خنک کننده محصول، اقدامات زیر باید انجام شود:

1. بررسی کنید که دریچه کشویی کاملا بسته شده است یا خیر. اپراتور می تواند با جستجوی نشانگر بسته شده روی صفحه های گرافیکی DCS تعیین کند که آیا دریچه کشویی بسته است یا خیر.

2. جریان گاز آب بندی را تا حدی افزایش دهید که فشار متفاوتی بین پایه آب بندی و کوره یا خنک کننده محصول ایجاد شود.

3. اطمینان حاصل کنید که فشار سیستم در محدوده عملکرد طبیعی است. اگر فشار سیستم خیلی زیاد است، دریچه آب بند (که معمولاً فلر سرد نامیده می شود) و یا نقطه تنظیم کننده کنترل فشار سوخت گاز خروجی را تنظیم کنید تا فشار سیستم کاهش یابد.

4- دلیل از بین رفتن آب بندی را مشخص کرده و رفع کنید..

بسته نبودن دریچه کشویی

گاهی ممکن است دریچه کشویی کاملاً بسته نشود. اگر دریچه کشویی بسته نباشد و پایه آب بندی فاقد مواد باشد، آب بندی کوره اگر غیرممکن نباشد دشوار است. دلایل زیادی وجود دارد که ممکن است از بسته شدن دریچه کشویی جلوگیری کند، مانند:

• انسداد در پایه آب بندی فوقانی یا تحتانی.

• مشکلات هیدرولیکی (به عنوان مثال، سیلندر آسیب دیده، فشار ناکافی، شیر دستی بسته، شیر جهت دار آسیب دیده و غیره)

•اتصال دهنده در منطق کنترل جهت ملزم کردن دریچه کشویی برای باز ماندن. (توجه: در حین کار عادی هرگز نباید اتصال دهندهدریچه کشویی باز شود).

اگر دریچه کشویی به طور کامل بسته نشود، بلافاصله اقدامات زیر باید انجام شود:

1. دریچه کشویی را تا آنجا که ممکن است ببندید.

2. جریان گاز آب بندی را تا رسیدن به فشار مثبت تفاضلی یا تا حد ممکن افزایش دهید.

3. فشار سیستم را تا رسیدن به فشار مثبت تفاضلی یا حداقل فشار سیستم 150 میلی متر WC کاهش دهید.

4- تعیین کنید که چرا دریچه کشویی کاملا بسته نمی شود و مشکل را رفع کنید.

جریان گاز آب بندی ناکافی

جریان ناکافی گاز آب بندی حتی اگر درب کشویی کاملاً بسته شود می تواند باعث از بین رفتن آب بندی شود. درب کشویی برای ممانعت از تراوش گاز در نظر گرفته نشده است، بلکه برای جلوگیری از جریان مواد و ایجاد محدودیت در جریان گاز، ایجاد افت فشار لازم برای حفظ آب بندی طراحی شده است. جریان نامناسب گاز آب بندی می تواند نتیجه مشکلات کمپرسورهای گاز آب بندی، شیرهای کنترل جریان که به درستی کار نمی کنند، مشکلات خشک کن گاز آب بندی، قطع برق و غیره باشد.

اگر جریان گاز آب بندی ناکافی باشد، اقدامات زیر باید بلافاصله انجام شود:

1. دریچه کشویی را ببندید.

2. جریان گاز آب بندی را تا حد ممکن افزایش دهید.

3. فشار سیستم را تا رسیدن به فشار مثبت اتفاضلی یا حداقل به 150 میلی متر WC کاهش دهید.

4. اگر فشار تفاضلی مثبت حاصل نشد، جریان گاز شوینده را آغاز کرده و دریچه ها را باز کنید تا جریان به پایه آب بندی هایبالا و پایین برسد.

5- دلیل جریان ناکافی را مشخص کرده و مشکل را رفع کنید.

3.4.6 محصول DRI داغ

محصول داغ ORI است که هنگام تخلیه در دمای 65 درجه سانتیگراد یا بالاتر از آن تشکیل می شود. محصول داغ را نمی توان در سیلوی محصول قرار داد زیرا همچنان می سوزد.

علل

موارد زیر چندین دلیل بالقوه برای دمای محصول یا محصول داغهستند:

•نسبت جریان گاز خنک کننده به میزان تخلیه به درستی تنظیم نشده است - ممکن است جریان گاز خنک کننده خیلی کم باشد یا میزان تخلیه ممکن است خیلی زیاد باشد. با فرض وجود متان کافی در گاز خنک کننده، جریان گاز خنک کننده باید در محدوده 500-600 Nm3/tتنظیم شود.

•آب بیش از اندازه در گاز خنک کننده - اگر دمای گاز خنک کننده بیش از حد بالا باشد، آب بیشتری خواهد داشت (دمای طبیعی حدود 40-45°درجه سانتیگراد است). آب بیش از حد در گاز خنک کننده نیز می تواند به دلیل تخلیه نشدن صحیح نوسان گیر، رطوبت گیرو یااحیای گاز خنک کننده باشد.

•محتوای بالای اکسیژن یا آب گاز خروجی - اطمینان حاصل کنید که دستگاه تحلیل اکسیژن گاز آب بندی به درستی کار می کند. همچنین اطمینان حاصل کنید که نسبت گاز آب بندی خشک – تر به درستی تنظیم شده است.

•تشکیل کانال کوره - اگر محصول داغ در نتیجه تشکیل کانال باشد، ممکن است یک نوار باریک از مواد داغ بر روی مخروط خنک کنندهمحصول مشخص شود. گاز طبیعی خنک کننده محصول را می توان در این منطقه داغ افزایش داد تا بستر آن منطقه خنک شود. روش های بی شماری برای کاهش دمای بسترو تشکیل کانال صحیح وجود دارد. برای جزئیات بیشتر در مورد دمای بستر به قسمت 1 در بخش 3.1 و تشکیل کانال کوره به بخش 4.1مراجعه کنید.

نشانه / پیشگیری

یک ترموکوپل در پایه آب بندی پایین تر قرار دارد و یک دماسنج مادون قرمز در بالای نوار نقاله تخلیه کوره یا خنک کنندهمحصول برای کالیبره دمای محصول قرار دارد. اگر دمای محصول به 55 درجه سانتیگراد برسد، زنگ هشدار در اتاق کنترل فعال می شود. محصول داغ باید قبل از رسیدن به نوار نقاله تخلیه تشخیص داده شود.

هشت ترموکوپل در اطراف محیط خنک کنندهمحصول ارائه شده است تا به اپراتور نسبت به محصول داغ هشدار داده شود. این ترموکوپل ها به پوشش مجراها نفوذ نمی کنند و برای سنجش دمای پوشش ساخته شده اند. اگر محصول داغ قبل از رسیدن به انتهای خنک کننده محصول تشخیص داده شود، می توان برای خنک کردن محصول قبل از تخلیه اقدام کرد.اپراتورهای کارگاهی باید به طور معمول دمای پوشش در خنک کننده محصول را کنترل کنند. در سطح میانی فیدر بار، پوشش باید گرم یا حتی خنک باشد.

اقدام فوری

با دریافت هشدار دمای محصول داغ، اپراتور کنترل پنل باید پرسنل عملیات و تعمیر و نگهداری را از این مشکل آگاه کند و شخصی را برای تأیید فیزیکی دمای محصول بفرستد. اگر دمای محصول به 65 درجه سانتیگراد برسد، باید آن را به انبار بزرگ بازگشتی هدایت کنید. هرگز محصول داغ را به سیلوها منتقل نکنید. محصول داغ در دماهای بالاتر واکنش بیشتری نشان می دهد و می تواند باعث گرم شدن محتویات سیلو شده یا حتی شروع به سوختن کند. هنگام تخلیه محصول داغ، اطمینان حاصل کنید که نوار نقاله تخلیه آتش نگیرد.

اگر محصول داغ در خنک کننده محصول شناسایی شد، اقدامات زیر باید انجام شود:

1. میزان تخلیه خنک کنندهمحصول را کاهش دهید.

2. جریان گاز خنک کننده را افزایش دهید. مراقب باشید جریان را تا نقطه ای که مواد در خنک کننده محصول شروع به روان شدن می کند و به دستگاه شستشوی گاز خنک کننده منتقل می شود، افزایش ندهید.

3. گاز طبیعی را در مدار گاز خنک کننده افزایش دهید. در صورت لزوم، گاز طبیعی را به مخروط پایین خنک کنندهمحصول اضافه کنید.

4. اگر دمای محصول به 65 درجه سانتیگراد رسید، محصول را به انبار بزرگ بازگشتی هدایت کنید. این ماده را به سیلوهای محصول منتقل نکنید.

5- اگر دمای محصول همچنان در نقطه ای از محصول افزایش یابد نوار نقاله تخلیه ممکن است آسیب ببیند، تخلیه محصول را متوقف کنید و اجازه دهید مواد خنک شود. هر نیم ساعت مقداری از مواد را از خنک کننده محصول (4-3 تن) تخلیه کنید تا بستر راکد نشود. برای جلوگیری از آتش گرفتن نوار نقاله تخلیه، یک شیلنگ آتش نشانی را در دسترس نگه دارید یا از سیستم اسپری آب نوار نقاله محصول استفاده کنید. محصول مرطوب را به سیلوهای محصول منتقل نکنید.

6. علت مشکل را مشخص کرده و آن را رفع کنید.

3.4.7 محصول HBIداغ

بریکت ها از نوار نقاله خنک کننده تقریباً در دمای 110 درجه سانتیگراد خارج می شوند تا رطوبت باقیمانده را بخار کرده و سپس به سرعت در دمای 95-90 درجه سانتیگراد خنک می شوند. در صورت نیاز به کاهش درجه حرارت بریکت، جریان آب را به سیستم اطفاء آرام تنظیم کنید. اگر دمای بریکت بیش از نقطهتعیین شده دمای بالا باشد، SOV-H37 باز می شود و برای محافظت از آن، آب روی نوار نقاله CV-H34 پاشیده می شود.

3.5 عیب یابی ریفرمر/ بازیابی حرارت

3.5.1 کنترل دما

عدم استفاده

در عدم استفاده، مشعلهای اصلی خاموش می شوند، جریان گاز تغذیه از طریق لوله های ریفرمر وجود ندارد و از طریق هیچ یک از بسته های بازیابی گرما (که به آنها پیش گرم کن نیز گفته می شود) جریان وجود ندارد. مشعلهای کمکی برای حفظ ریفرمر در حدود 1000 درجه سانتیگراد تنظیم شده اند. هنگام انتقال از عملیات به عدم استفاده ، دمای بازیابی گرما به میزان قابل توجهی افزایش می یابد زیرا:

• مقدار بسیار زیادی انرژی گرمایی ذخیره شده در لوله های ریفرمر، کاتالیزور، ماده نسوز، مجاری گاز دودکش و غیره به آرامی به گاز دودکش آزاد می شود.

• برای جذب گرمای گاز دودکش از طریق لوله های ریفرمر جریانی وجود ندارد.

• از طریق بسته های بازیابی گرما هیچ جریانی برای جذب گرمای گاز دودکش وجود ندارد.

در طول این دوره انتقال، تنها وسیله کاهش دمای گاز دودکش، هوای رقیقکننده است. کنترل کننده های شیر هوای رقیق کننده باید به صورت خودکار نگه داشته شوند تا هنگام انتقال از عملیات به عدم استفادهبه طور خودکار باز شوند.

سیستم بازیابی گرما برای مقاومت در برابر دمای بالایی که در این دوره انتقالمشاهده می شود، طراحی شده است. دمای گاز دودکش ورودی با مشعل های کمکی قفل می شود تا از گرم شدن بیش از حد بسته های عدم استفادهجلوگیری شود.

این کارخانه برای حفظ شرایط عدم استفاده حتی در هنگام قطع برق طراحی شده است. این امر با داشتن یک منبع تغذیه اضطراری توسط ژنراتور برای دمنده هوای کمکی و سایر سیستم های مهم کارخانه مانند هوای کارخانه و ابزار، آب خنک کننده ماشین آلات و غیره به دست می آید. دودکش خروجی به گونه ای طراحی شده است که به طور طبیعی گازهای دودکش را در طول عدم استفاده منتقل می کند، بنابراین ریفرمرمی تواند تحت فشار منفی باقی بماند حتی اگر فن دودکش خروجی کار نکند.

مهم است که به دلایل زیر دمای ریفرمر در 1000 درجه سانتیگراد در شرایط عدم استفاده حفظ شود:

•جهت کاهش تعداد چرخه های حرارتیکه باعث افزایش طول عمر لوله های ریفرمر، نسوز و غیره می شود.

• جهت کاهش زمان لازم برای آوردن کارخانه به شرایط عملیاتی.

از آنجا که حداکثر سرعت گرمایش 40 درجه سانتی گراد در ساعت است، برای هر 100 درجه سانتیگراد 2-1/2ساعت برای افت دمای ریفرمر لازم است.

عملیات

ریفرمر

در حین کار، دمای ریفرمر توسط مشعلهای اصلی و کمکی حفظ می شود. مشعل های اصلی برای جبران دمای ریفرمر مطلوب و جریان گاز فرآیندی تنظیم می شوند، در حالی که مشعل های کمکی برای شرایط حرارت کم تنظیم می شوند. این شرایط حرارت کم، مشعل های کمکی را در حالت آماده باش نگه می دارد بنابراین در صورت خاموش شدن مشعل های اصلی، می توان دمای ریفرمر را حفظ کرد.

دمای سقف ریفرمر به طور خودکار در حین عملیات توسط دریچه گاز طبیعی مشعل اصلی کنترل می شود. هنگامی که اپراتور برای تنظیم دمای سقف ریفرمر یک نقطه تنظیم را انتخاب می کند و کنترل آن را به صورت خودکار انتخاب می کند، شیر گاز طبیعی مشعل اصلیخود را برای جبران تغییرات دمای سقف ریفرمر و یا جریان سوخت گاز خروجی تنظیم می کند. جریان هوای اصلی به طور همزمان و به طور خودکار در نسبت مناسب هوا به سوخت حفظ می شود که برای نگه داشتن میزان اکسیژن گاز آب بندی در حد قابل قبول و برای بهره وری انرژی بسیار مهم است.

دمای سوخت گاز خروجی که از دستگاه شستشوی گاز خارج می شود، باید در حین عملیات به حداقل برسد. با افزایش دمای سوخت گاز خروجی، درصد بخار آب موجود در گاز افزایش می یابد. بخار آب مقدار گرمایش سوخت گازخروجی را کاهش می دهد. اگر دمای سوخت گاز خروجی بالا باشد، برای حفظ همان دمای ریفرمر، گاز طبیعی مشعل اصلی و هوای احتراق بیشتری لازم است.

بازیابی حرارت

سیستم بازیابی گرما برای حداکثر کارایی طراحی شده است. جریان از طریق پیش گرمکن ها بیشترین گرمای گاز دودکش را در هنگام عملیات طبیعی جذب می کند. در حین کار، سناریوهای بی شماری وجود دارد که می تواند باعث شود یک یا همه پیش گرمکن ها از حد دمای ایمن عبور کنند یا به دمای ایمن برسند. به همین دلیل، دو ویژگی طراحی ویژه در سیستم بازیابی گرما برای محافظت پیش گرمکن ها از گرم شدن بیش از حد ارائه شده است:

1. کنترل کننده های دریچه هوای رقیق کننده تنظیم می شوند تا در صورت دمای بالای گاز دودکش، به طور خودکار باز شوند. اگر بعد از فعال شدن هوای رقیق کننده، دمای گاز دودکش همچنان افزایش یابد، می توان بخشی از هوای سرد را که به پیش گرم کننده هوای احتراق سرد وارد می شود، به طور دستی مستقیماً به پیش گرم کننده هوای احتراق هدایت کرد. بای پس پیش گرم کننده هوای احتراق سرد اجازه می دهد تا مقدار بیشتری از هوای دمای پایین به پیش گرم کننده هوای احتراق گرم وارد شودکه باعث می شود گرمای بیشتری از گاز دودکش خارج شود.

2. دریچه های دستی متعددی در منطقه بازیابی گرما برای تنظیم و متعادل سازی میزان جریان در پیش گرمکننده های جداگانه تعبیه شود تا دما بتواند یکسان شود. این شیرهای دستی اجازه می دهد تا دمای پیش گرمایش جریان های مختلف گاز برای دو واحد بازیابی گرما متعادل شود. این شیرها با این هدف در نظر گرفته شده اند کهصرفابازسازیات جزئی در دما را انجام دهند.

یکنواختی

ریفرمر

یکنواختی دما برای کارایی ریفرمر و عمر تجهیزات بسیار مهم است. ریفرمر مجهز به ترموکوپل های بی شماری است که برای کنترل دما در تمام مناطق سقف و کف از نظر استراتژیک قرار گرفته اند. دمای غیر یکنواخت ریفرمر معمولاً اپراتور را مجبور می کند تا یک نقطه تنظیم دما را در جایی بین بالا و پایین انتخاب کند.از آنجا که برخی از مناطق ریفرمر گرمتر و برخی دیگر خنک تر هستند، معمولاً نتیجه کلی، افت تولید یا لوله های ریفرمر آسیب دیده است.

یکنواختی دما را می توان از طریق شیشه مدرجریفرمر از نظر بصری بررسی کرد. بخشهایی از لوله های ریفرمر که نسبت به لوله های دیگر خاکستری تیره به نظر می رسند سردتر هستند. این امر ممکن است نتیجه جریان گاز تغذیه نسبتاً بالاتر یا گرمای کمتر مشعل ها باشد. بخشهایی از هر لوله ریفرمر که نسبت به لوله های دیگر قرمز یا نارنجی درخشان است، جریان گاز تغذیه کمتری دریافت می کند یا از مشعل ها گرمای بیشتری دریافت می کند. اگر تمام لوله های ریفرمر کم و بیش شبیه هم باشند، یکنواختی دما معمولاً مشکلی ایجاد نمی کند.

توجه داشته باشید که لوله های ریفرمر در بالا نسبت به پایین گرمتر هستند زیرا دمای سقف ریفرمر بالاتر از دمای کف است و گاز موجود در لوله ها در قسمت پایین سردتر است.

دمای غیر یکنواخت ریفرمر می تواند توسط یک یا چند مورد زیر ایجاد شود:

• ترموکوپل آسیب دیده یا تنظیم نشده

• رسوب کربن در بخشی از لوله های ریفرمرکه جریان گاز تغذیه را محدود می کند و باعث افزایش دمای ریفرمر در آن منطقه می شود.

نواحی تحت تأثیر رسوب کربن معمولاً گرمتر از قسمتهای دیگر لوله ریفرمر هستند.

در صورت مشکوک شدن به رسوب کربن، کارخانه باید تشخیص دهد که آیا این مشکل از کراکینک کربن بودوار یا هیدروکربن سنگین است. کربن بودوار باعث تجزیه حامل کاتالیزور و ایجاد افت فشار دائمی می شود. از طرف دیگر، کراکینک هیدروکربن با انجام یک روش سوخت قابل برگشت است.

اگر دمای غیر یکنواخت پس از اتمام فرآیند سوختن کربن ادامه داشته باشد و کاهشی در افت فشار وجود نداشته باشد، احتمالاً نشان دهنده آسیب کربن بودوار است. تنها با تعویض کاتالیزور آسیب دیده می توان این مشکل را رفع کرد.

•توزیع ناکافی گاز تغذیه به دلیل رسوب کربن یا لوله ریفرمر آسیب دیده

• توزیع ناکافی سوخت یا هوا، مانند مشعل متصل به برق. اتصال ممکن است در نتیجه ریزه های زیاد در سوخت گاز خروجی یا ماده نسوزیباشد که از سقف در مشعل افتاده است.

• نفوذ هوا به ریفورمر که می تواند منجر به خنک سازی موضعی شود.

از آنجا که ریفرمر تحت فشار منفی است، هرگونه ترک و شکاف در پوشش ریفرمر اجازه می دهد تا هوای سرد به داخل کشیده شود.

اختلاف زیاد در دمای پیش گرمایش یا گاز دودکش ممکن است نشان دهنده موارد زیر باشد:

• ترموکوپل آسیب دیده یا تنظیم نشده.

• نشتی در پیش گرمکن ها که با اکسیژن یا مواد قابل احتراق موجود در گاز دودکش می سوزد و باعث بالا رفتن دمای گاز دودکش می شود. این امر را می توان با مقایسه CO گاز دودکش قبل و بعد از بازیابی گرما تأیید کرد. غلظت O₂ موجود در گاز دودکش قبل و بعد از بازیابی گرما به دلیل هوای رقیق کننده متفاوت خواهد بود.

•مجموعه لوله پلاگین جریان محدود کننده ای را ایجاد می کند که باعث افزایش دمای گاز دودکش و کاهش دمای پیش گرمایش آن بسته خاص می شود.

•جرم گرفتگی لوله ها که انتقال حرارت از گاز دودکش به جریان های گاز داخل پیش گرم کننده را محدود می کند. دمای گاز دودکش افزایش یافته و دمای پیش گرمایش کاهش می یابد.

• نفوذ هوا به بازیابی گرما که می تواند منجر به خنک سازی موضعی شود.

از آنجا که بازیابی گرما تحت فشار منفی است، هر گونه ترک و شکاف در پوشش باعث می شود هوای سرد به داخل کشیده شود.

محدودیت های دما

ریفرمر

مشعل های کمکی برای گرم کردن ریفرمر از «سرد به عدم استفاده»استفاده می شوند. در طی این انتقال، اقدامات احتیاطی ویژه ای در سیستم طراحی می شود تا خطر انفجار کاهش یابد.

هر زمان که دمای کف ریفرمر بیش از 815 درجه سانتیگراد باشد، اپراتور می تواند مشعل های کمکی را به طور خودکار روشن کند. با این حال، اگر دمای کف زیر 815 درجه سانتیگراد باشد، قبل از فعال کردن گاز طبیعی مشعل کمکی، باید ریفرمر را تصفیه کرد و مشعل ها باید به صورت دستی مشتعل شوند. تصفیه مناسب ریفرمر با سیگنال پاکسازی کامل در اتاق کنترل نشان داده می شود. پاکسازی کامل تضمین می کند که گاز طبیعی قبل از روشن کردن مشعلهای کمکی در ریفرمر جمع نشده است.

در حین کار، اگر دمای سقف ریفرمر بیش از 1175 درجه سانتیگراد باشد یا دمای گاز دودکش بیشتر از 1200 درجه باشد، مشعل های کمکی خاموش می شوند. در طول عدم استفاده، اگر دمای گاز دودکش در ورودی پیش گرم کننده برای بیش از 60 دقیقه بیش از 530 درجه سانتیگراد باشد، مشعل های کمکی خاموش می شوند.

مشعلهای اصلی بدون مشعلهای کمکی کار نخواهند کرد. قبل از روشن کردن مشعل های اصلی، دمای کف ریفرمر باید بالاتر از 980 درجه سانتی گراد باشد. اگر دمای کف ریفرمر کمتر از 980 درجه سانتیگراد باشد یا دمای سقف ریفرمر بیش از 1150 درجه سانتیگراد باشد مشعلهای اصلی خاموش می شوند. قفل 980 درجه سانتیگراد ایجاد شده است تا از افزایش زیاد دمای ریفرمر هنگام اشتعال مشعل های اصلی جلوگیری کند. قفل 1150 درجه سانتیگراد برای محافظت از لوله های ریفرمر و سایر تجهیزات از گرم شدن بیش از حد است.

دمای سقف ریفرمر معمولاً بین 1100 درجه سانتیگراد تا 1140 درجه سانتیگراد تنظیم می شود. دمای بالاتر با ایجادکاهنده های بیشتر برای همان روند جریان گاز، بازده ریفرمر را بهبود می بخشد. CO₂ و CH₄ گاز بازسازی شده با افزایش دمای ریفرمر کاهش می یابند.

دمای ریفرمر توسط خصوصیات مکانیکی لوله های ریفرمر محدود می شود. عمر لوله ریفرمر تا حد زیادی تحت تأثیر دمایی است که در آن کار می کنند. افزایش 10 درجه سانتی گراد در دمای ریفرمر برای مدت طولانی می تواند باعث کاهش تصاعدی طول عمر لوله های ریفرمر شود. اقتصادی ترین دمای عملیاتی ریفرمر ها زمانی است که سود حاشیه ای حاصل از تولید اضافی برابر با هزینه تعویض مکرر لوله ریفرمر باشد (هزینه لوله به همراه هزینه خاموش کردن).

بازیابی حرارت

برای اطمینان از یکپارچگی مکانیکی و افزایش عمر مفید پیش گرمکن ها، محدودیت های فشار و دمای خروجی زیر تعیین شده است:

 

 

محدودیت های عملیاتی

حدود	رکوپراتور هوای احتراق داغ (°C)	پیش گرم کن گاز تغذیه داغ (°C)	پیش گرم کن گاز طبیعی (°C)	رکوپراتور هوای احتراق داغ (°C)
هشدار خروجی لوله	400	425	600	700
قطع خروجی لوله	420	430	625	725
هشدار ورودی گاز دودکش	N/A	N/A	N/A	1180
قطع ورودی گاز دودکش	N/A	N/A	N/A	1200
حداکثر فشار مجاز اطراف لوله	0.20 barg	4.00 barg	2.45 barg	0.20 barg

 

در طول عدم استفاده، درجه حرارت گاز دودکش برای همه پیش گرم کننده ها باید به 530 درجه سانتیگراد محدود شود، و فشار جوانب لوله باید طبق شرایط محیطی برای هوا و تاbarg0.30 برای پیش گرم کننده های گاز طبیعی و گاز تغذیه کاهش یابد.

در صورت رسیدن به دمای هشدار، بلافاصله تاخیر 30 دقیقه ای شروع می شود. برای بازگرداندن سیستم به دمای طبیعی عملیات باید اقدامات بازسازیی انجام شود. سیستم بازیابی حرارت نباید بیش از 30 دقیقه در شرایط غیرفعال بین هر هشدار و هر دمای خاموشی عمل کند. مشعل های اصلی در صورت رسیدن به دمای خاموش بلافاصله خاموش می شوند.

در طی انتقال از عدم استفادهبه عملیات، تاخیر 30 دقیقه ای بلافاصله شروع می شود تا سیستم بازیابی گرما به دمای پایین تر از تنظیمات زنگ هشدار برسد. اگر ظرف 30 دقیقه شرایط عادی برقرار نشود، مشعل های اصلی خاموش می شوند.

در طول انتقال از عملیات به عدم استفاده، تاخیر 60 دقیقه ای بلافاصله شروع می شود تا سیستم بازیابی گرما بتواند به دمای گاز دودکش 530 درجه سانتیگراد برسد. اگر شرایط عدم استفادهطی 60 دقیقه رعایت نشود، مشعل های کمکی خاموش می شوند.

3.5.2O₂ و CO

احتراق در مشعل های اصلی و کمکی باعث تولید گاز دودکش می شود. تجزیه و تحلیل گاز دودکش باید کنترل شود تا محتوای اکسیژن بین 0.2 و 3.0 باقی بماند. اکثر گاز دودکش ها وارد سیستم بازیابی گرما می شوند و از طریق دودکش خروجی خارج می شوند.

با این حال، قسمت کمی از گاز دودکش از ریفرمر گرفته می شود تا به عنوان گاز آب بندی شده در فرآیند استفاده شود. این فرایند مستلزم آن است که گاز آب بندی بی اثر باشد و حاوی درصد کمی اکسیژن باشد زیرا از گاز آب بندی برای تصفیه مواد قابل احتراق استفاده می شود و در تماس با محصول فلزی شده در کوره احیا می شود.

نشانه

محتوای O₂ و CO گاز آب بندی و گاز دودکش به طور مداوم توسط آنالیز کننده های گاز کنترل می شود. دو آنالیز کننده O₂ گاز آب بندی و یک آنالیز کنندهCO در پایین دست کمپرسور گاز آب بندی مرحله اول قرار دارند. گاز دودکش O₂ و CO قبل از میکسر گاز دودکش و قبل از ورود هر کدام به دودکش خروجی، در پایین دست ریفرمر کنترل می شوند. تنها یک آنالیز کننده O₂ و یک آنالیز کنندهCO برای دو جریان گاز دودکش تعبیه شده است و به گونه ای تنظیم شده اند که در فواصل زمانی تعیین شده، به طور مستقل از همه نقاط نمونه برداری کنند. به صورت دوره ای، اپراتورها باید مقادیر مختلف آنالیز کننده های O₂و CO را برای عدم تطابق مقایسه کنند.

کنترلO₂

نسبت هوا به سوخت مشعل های اصلی و کمکی باید به درستی تنظیم شود تا محتوای O₂ گاز دودکش در محدوده قابل قبول باشد. برای مشعلهای کمکی، نسبت هوای کمکی به گاز طبیعی در حدود 10:1است.

در حین عملیات، نسبت سوخت گاز احتراق به گاز خروجی در حدود 2.3:1است. این نسبت بسته به کمیت و کیفیت سوخت گاز خروجی موجود متفاوت خواهد بود. محتوای زیاد O₂ در گاز دودکش یا گاز آب بندی معمولاً نشان می دهد که نسبت هوا به سوخت بیش از حد کم است. این بدان معنی است که هوا بیش از حد زیاد است و سوخت کافی وجود ندارد. نتیجه استفاده ناکارآمد از گاز طبیعی مشعل است. افزایش جریان گاز طبیعی به مشعل ها یا کاهش جریان هوا باعث کاهش محتوای O₂ می شود.

اگر محتوای O₂ موجود در گاز دودکش یا آب بند کم باشد، احتمالاً نسبت هوا به سوخت بسیار غنی است، به این معنی که سوخت بیش از حد وجود دارد. در این شرایط، مواد قابل اشتعال را می توان به سیستم دودکش ها و گازهای آب بندی منتقل کرد و توسط آنالیزهای CO تشخیص داده می شود. کاهشO₂ در گاز آب بندی را می توان با افزایش هوا و یا با کاهش سوخت بازسازی کرد. اگر نسبت هوا به سوخت به درستی تنظیم نشده باشد، خروج دود سیاه از دودکش خروجی مشاهده می شود که معمولاً انباشته سیاه نامیده می شود.

یکنواختی

مقادیر نمایش داده شده از آنالیز کننده هایآب بندی O₂ و آنالیز کننده گاز دودکش O₂هنگام کالیبره بالادست میکسر گاز دودکش باید تقریباً یکسان باشند. اختلافات زیادی در محتوای O₂ گاز آب بندی و گاز دودکش در بالادست میکسر گاز دودکش ممکن است نتیجه این موارد باشد:

•آنالیز کننده ای که از تنظیم خارج شده است.

• نشت هوا به سیستم نمونه گاز.

• مشکلات پمپ های نمونه گاز.

• خنک کننده های نمونه گاز آسیب دیده.

• نفوذ هوا به ریفرمر

• نشت لوله ریفرمر

اگر یک لوله ریفرمر در مجاورت جذب گاز آب بندی در حال نشت باشد، گاز تغذیه وارد ریفرمر می شود و با هر O₂ موجود می سوزد. این امر باعث می شود محتوای O₂ گاز آب بندی کاهش یابد و بسته به اندازه نشت ممکن است باعث افزایش محتوای گاز آب بندی CO شود. به همین ترتیب، یک لوله ریفرمر نشتی که در نزدیکی انتهای بازیابی گرما قرار دارد، باعث کاهش گاز دودکش O₂ در بالادست میکسر گاز دودکش می شود. این امر همچنین ممکن است بسته به اندازه نشت باعث افزایش گاز دودکش CO شود.

لوله ریفرمر نشتی را معمولاً می توان با موارد زیر تشخیص داد:

•افت فشار سیستم یا پایین آمدن جریان سوخت گاز خروجی طبیعی.

•مشاهده نقاط داغ روی لوله از طریق گلس سایت روی دیواره های انتهایی ریفرمر

• افزایش دمایی موضعی در سقف یا کف ریفرمر

•نسبت بالاتر از حد معمول هوا به سوخت برای مشعل های اصلی که نشت گاز تغذیه را برای حفظ سطح مناسب O₂جبران می کند.

CO گاز دودکش در بالادست میکسر گاز دودکش و پایین دست بازیابی گرما کنترل می شود تا نشتی در پیش گرمکن ها تشخیص داده شود. در صورت نشت پیش گرمکننده های هوای احتراق، محتوای O₂ در پایین دست بازیابی گرما باید بالاتر از بالادست باشد. تعیین اینکه آیا هوای رقیق کننده به گاز دودکش اضافه می شود یا خیر دشوار است.

حتی اگر دریچه های هوای رقیق بسته باشند، هر گونه نشتی از دریچه ها ممکن است باعث شود محتوای O₂ پایین دست بیشتر شود. در صورت نشت یا گرم شدن پیش گرم کننده های گاز سرد یا گاز گرم، محتوای CO در پایین دست سیستم بازیابی گرما باید بالاتر از بالادست باشد. نشت از هر یک از پیش گرم کننده ها می تواند باعث افزایش موضعی و یا دمای فاجعه آمیز شود.

3.5.3 فشار ریفرمر

ریفرمر باید همواره تحت فشار منفی باشد تا از نشت کنترل نشده گاز دودکش در جو جلوگیری کند. فن تخلیه کننده گازهای احتراق به گونه ای طراحی شده است که هوا را با سرعت بالا به گلوگاهتخلیه کننده می رساند که باعث ایجاد فشار منفی در پایه می شود. با افزایش مقدار گاز دودکش، باید مقدار هوا از فن تخلیه کننده افزایش یابد تا فشار منفی در ریفرمر حفظ شود. این امر به طور خودکار توسط یک کنترل کننده فشار کنترل می شود که فشار رفرمر را حس می کند و پره های راهنمای فن تخلیه کننده گاز را تنظیم می کند تا خروجی فن را تغییر دهد، در نتیجه نقطه تنظیم فشار را حفظ می کند. به طور معمول فشار ریفرمر در حدودmm WC10-20 تنظیم می شود.

تخلیه کننده گازهای احتراق به گونه ای طراحی شده است که به طور طبیعی جریان کمتر گازهای دودکش را در طول عدم استفادهثبت می کند، بنابراین ریفرمر می تواند تحت فشار منفی باقی بماند حتی اگر تخلیه کننده گازهای احتراق کار نکند.

همیشه از شکافهای موجود در محفظه، اتصالات سست و غیره، مقدار کمی از هوا به ریفرمر نشت می کند. به همین دلیل، نباید از ریفرمر در فشارهای منفی زیاد جلوگیری کرد تا از نفوذ هوا بیش از حد جلوگیری کند، که می تواند باعث خنک سازی موضعی و منجر به دمای غیر یکنواخت می شود.

اگر فشار ریفرمر را نمی توان در مقدار منفی نگه داشت، موارد زیر را بررسی کنید:

•تنظیم فرستنده های فشار.

• عملکرد صحیح پره های فن تخلیه کننده گازهای احتراق

•تخلیه کننده گازهای احتراق با تمام ظرفیت.

3.5.4 حفظ کاتالیزور

تجربه کارخانه نشان داده است که کاتالیزور ریفرمردر صورت پیشگیری از رسوب کربن و مسمومیت کاتالیزورمی تواند ماندگاری طولانی داشته باشد. رسوب کربن می تواند به صورت کربن بودوار یا به صورت کراکینگ هیدروکربن سنگین رخ دهد. مسمومیت کاتالیزور معمولاً در اثر گوگردی است که به شکل H₂S در گاز تغذیه به ریفرمر منتقل می شود. در هنگام راه اندازی اکسید، باید اقدامات احتیاطی ویژه ای برای محافظت از کاتالیزور ریفرمر انجام شود.

تخریب کاتالیزور

دمای تعادل رسوب کربن برای یک ترکیب و فشار گاز تغذیه معمول به شرح زیر است:

سرعت واکنش واکنش های شماره 1 و شماره 2 سریعتر از 400 درجه سانتیگراد می شود. بنابراین، هنگامی که گاز تغذیه باید به سرعت گرم شود، یک محدوده دمایی بحرانی بین 400 درجه سانتی گراد و حدود 700 درجه سانتی گراد وجود دارد. در این محدوده دما، گاز تغذیه باید فقط در معرض کاتالیزور کم فعالیت قرار گیرد. سرعت گرمایش به دلیل نزدیکی به مشعلهای اصلی، در قسمت پایین لوله ذاتاً سریع است. کاتالیزور کم فعالیت بسیار کمی مورد نیاز است زیرا گاز تغذیه در 560 درجه سانتیگراد وارد ریفرمر می شود. آزمایش کارگاهی گسترده بارهای مختلف کاتالیست منجر به ایجاد رابط های کاتالیزور با طراحی محافظه کارانه شده است که تضمین می کند گاز تغذیه قبل از تماس با دمای بالاتر از 700 درجه سانتیگراد گرم می شود.

کاتالیزور فعال تر با پیشرفت واکنش های بازسازی از طریق لوله، تجزیه و تحلیل گاز، دما و فشار تغییر می کند (به عنوان مثال، CO و H₂ افزایش یافته، CO₂ و H₂O کاهش می یابد).

در نتیجه، دمای تعادلی که در آن کربن بودوار اتفاق می افتد (واکنش های شماره 1 و 2) افزایش می یابد. با این حال، دمای واقعی گاز در هر نقطه خاصی از لوله همیشه بالاتر از دمای رسوب کربن جدید در آن نقطه است.

به عنوان مثال، دمای تعادل برای تجزیه و تحلیل گاز و فشار معمولی بازسازی شده در خروجی ریفرمرعبارتند از:

از آنجائیکه که دمای گاز بازسازی شده در حدود 925-940° C,است، گاز بازسازی شده در معرض تشکیل کربن بودوار نیست، که از واکنش های شماره 4 و 5 روی کاتالیزور رسوب می کند. این کربن منافذ حامل کاتالیزور را پر می کند.

انبساط و انقباض حرارتی کربن حامل را تحت فشار قرار می دهد تا زمانی که شکسته شود. خرابی حامل کاتالیزور باعث افت فشار زیاد در سیستم ریفرمر می شود و ممکن است باعث گرم شدن بیش از حد برخی از لوله های ریفرمر به دلیل کمبود جریان گاز تغذیه شود.

کربن بودوار صدمات جبران ناپذیری به حامل کاتالیزور وارد می کند که فقط با جایگزینی کامل کاتالیزور آسیب دیده قابل بازسازی است.

کراکینگ متان از واکنش شماره 6 زمانیکهریفرمر به درستی کار می کند نگران کننده نیست زیرا متان ترجیح می دهد بازسازی شود تا اینکه ترک بخورد. با این حال، رسوب کربن از هیدروکربن های بالاتر از متان می تواند نگران کننده باشد. کراکینگ هیدروکربن سنگین معمولاً نتیجه C₅₊بیش از حد موجود در گاز طبیعی است که باعث ترک و رسوب کربن بر روی سطح کاتالیزور می شود. C₅₊نرمال نباید بیش از 0.3٪ باشد.

 

رسوب کربن به دلیل کراکینگ سنگین هیدروکربن باعث افت فشار غیرمعمول در سیستم ریفرمر می شود و حتی ممکن است باعث گرم شدن بیش از حد برخی از لوله های ریفرمر به دلیل کمبود جریان گاز تغذیه شود. رسوب کربن از هیدروکربن های سنگین به طور کلی برگشت پذیر است. بسیاری از کارخانه هایی که هیچ کنترلی بر تأمین گاز طبیعی ندارند با هیدروکربن های سنگین مشکلاتی را تجربه می کنند. این کارخانه ها به طور معمول مجبور به متوقف کردن تولید و سوزاندن کربن رسوب داده شده در ریفرمر می شوند.

برای جلوگیری از رسوب کربن در عملیات عادی، روشهای عملیاتی زیر باید رعایت شود:

• حداقل نسبت H₂/CO مجاز 1.5 است.

• حداکثر گاز مجاز CH₄بازسازی شده 2.0٪ است.

• اگر دمای سقف ریفرمر کمتر از 1070 درجه سانتیگراد باشد، هرگز بازسازی را آغاز نکنید.

• از کار با جریان بالای گاز طبیعی فرآیند غیر طبیعی یا CO₂ بالای گاز فرآیندیخودداری کنید.