بخشی از مقاله
چکیده
امروزه محیط زیست و مقولههاي همچون تولید پایدار از اهمیت ویژهاي در صنایع مختلف برخوردار هستند . الزامات و استانداردهاي مربوطه نیز به صورت دورهاي سختگیرانهتر میشود و بالتبع راهکارهاي سنتی نیز براي رفع مشکلات زیستمحیطی از کارآمدي لازم برخوردار نمیباشند. بنابراین به منظور برآوردهسازي الزامات جدید، نیاز به بکارگیري فنآوريهاي نوین میباشد. در خصوص پراکنش و انتشار غبار از نقاط انتقال و ریزش مواد، از دیرباز روشهاي مرسومی همچون غبارگیرهاي تر و خشک در صنایع مورد استفاده قرار گرفته است. اما در برخی شرایط امکان بکارگیري این تکنولوژيها مقدور نمیباشد و نتایج دلخواه حاصل نخواهد شد.
ارتفاع بسیار زیاد مدولهاي احیاء مستقیم و عدم امکان محصورسازي محل پراکنش غبار شرایط را براي استفاده از راهکارهاي مرسوم دشوار میسازد. با انجام بررسیهاي لازم و اجراي طرحهاي آزمایشی و در ادامه با رفع عیوب مربوطه، فنآوري پاشش مه خشک با موفقیت در فولاد مبارکه براي رفع غبارهاي پراکنشی از مدولهاي احیاء مسقیم پیادهسازي شد. یافتهها نشان میدهد مصرف انرژي و آب سیستم در سطح بسیار پایینی بوده است و با توجه به هزینه بسیار پایین اجراي طرح نسبت به تکنولوژيهاي رقیب، از نقطه نظر محاسبات و معیارهاي اقتصادي نیز با اختلاف معناداري طرح پاشش مه خشک داراي برتري و مزیت رقابتی میباشد.
کلمات کلیدي: مدولهاي احیاء مستقیم، پراکنش غبار، پاشش مه خشک، رویکرد فرونشاندن غبار.
مقدمه
پراکنش غبار از نقاط انتقال و ریزش مواد امري طبیعی است و به منظور مهار غبارهاي برخاسته راهکارهاي متفاوتی بسته به نوع و خاصیت مواد اتخاذ میشود. در این خصوص روشهاي جمعآوري غبار همچون غبارگیرهاي تر و غبارگیرهاي خشک از کاربرد گستردهتري در صنایع برخوردار میباشند. از سوي دیگر، رویکرد دیگري تحت عنوان فرونشاندن غبار نیز در برخی از شرایط مورد استفاده قرار میگیرد. در روش فرونشاندن غبار، با استفاده از تمهیدات مناسب غبار برخاسته را مجدداً به مسیر انتقال مواد فرو مینشانند و بنابراین مسائل مربوط به انتقال جداگانه غبارهاي جمع آوري شده و یا انتقال لجن موضوعیت نخواهد داشت .[1]
در این پژوهش، بهرهگیري از تکنولوژي پاشش مه خشک براي رفع غبارهاي مدولهاي احیا مستقیم مد نظر قرار گرفته است. سیستم انتقال مواد در ارتفاع بیش از 60 متر گندلهي اکسیدي را درون مخزنی تحت عنوان شارژ هاپر تخلیه مینماید. ارتفاع ریزش مواد افزون بر زیاد بودن متغییر نیز میباشد و به سطح پرشرگی هاپر نیز بستگی دارد. در این کار پژوهشی هدف ایجاد ابري از قطرات بسیار ریز آب در بالاي مخزن شارژ هاپر بوده است تا با استفاده از آن غباري که از درون مخزن بر میخیزد، پس از برخورد با قطرات بسیار ریز آب خیس شده و به سمت پایین و به داخل مخزن شارژ هاپر بر گردند. در حین خیس شدن و برگش رو به پایین ذرات غبار، پدیده کلوخهاي شدن نیز در اثر تماس و چسبندگی ذرات غبار با هم رخ میدهد که نرخ فرونشاندن غبار را افزایش خواهد داد .[2]
مدولهاي احیاء مستقیم
شکل 1 شمایی از یک مدول احیاء مستقیم را نشان میدهد. در سال 1978 کوره هاي قوس الکتریکی طراحی گردید که در این کوره ها میتوان به هر میزان بار جامد فلزي را ذوب کرد. این موضوع فکر استفاده از روش احیا مستقیم را قوت بخشید. تکنولوژي احیا مستقیم بکارر فته در فولاد مبارکه بر اساس روش میدرکس میباشد. در این روش کنسانتره سنگ آهن را در واحدهایی به نام گندله سازي تبدیل به گندلههایی به قطر10 الی 15 میلمتر نموده و پس از پخته شدن، گندلههاي اکسیدي وارد کوره احیاء مستقیم شده و در دماي زیر نقطه ذوب فولاد بین 750-950 درجه سانتیگراد توسط گاز احیا کننده CO و H2 اکسیژن آن حذف شده و محصول تولیدي به صورت جامد که آهن اسفنجی یا DRI نام دارد بدست میآید.
گاز احیاي در فرآیند احیا ء مستقیم با تبدیل گاز متان در قسمت ریفرمر در جوار کاتالیزورهایی که در آن قسمت وجود دارد تولید میشود. مزایاي روش میدرکس عبارتند :
-1 استفاده از گاز احیایی درکوره اي تنوره اي با بستر متحرك
-2 استفاده از گاز خروجی راکتور احیا براي تغییر فرم گاز طبیعی و تولید گاز احیاي
-3 انجام فرآیند در فشار پایین
-4 امکان بار دهی سرد
-5 مصرف انرژي پایین
مشخصات کلیدي روش فرونشاندن غبار با استفاده از مه خشک
چنان که اشاره شد، در قسمت شارژ هوپر - مطابق شکل - 2 به دلیل ریزش گندله به داخل هوپر، غبار ایجاد میشود که هدف این کار پژوهشی فرو نشاندن آن میباشد. درفرآیند فرونشاندن غبار به صورت مه خشک، 5 فاکتور مهم به شرح ذیل وجود دارد که در طراحی و انتخاب سیستم مذکور بایستی مورد توجه واقع شود.
1.سایز قطره - drop size -
2.کاربرد رطوبت - Application of Moisture -
3.طرح و نوع نازل - Spray Pattern & Nozzle type -
4.چیدمان نازلها
5.دیگر ملاحظات
سایز قطره
سایز قطره به ابعاد وطرح نازل بستگی دارد. و هر طرح نازلی یک رنج بخصوصی قطره تولید میکند. فاکتور هاي مختلفی نظیر خواص سیال ، ظرفیت نازل، فشار سیال و زاویه اسپري در اندازه قطرهها تاثیر دارند. نازلهاي اتمایزه کننده هوا میتوانند قطرات بسیار ریز - 10 micron - به اشکال مختلف نازل با اسپريهاي کونیک وسط خالی و یا کونیک کامل و یا فلت مطابق شکل 3 تولید کنند. براي فرو نشاندن غبار، معمولاً لازم است قطرات بین 20 تا 200 میکرون در مسیر جریان غبار با همین سایز قرار بگیرند.براي تولید قطرات خیلی ریز معمولا نیاز به زاویه بزرگ اتمازه در نازل می باشد. بنابراین براي تولید قطرات اتمیزه یا بایستی از پمپ آب فشار بالا استفاده نمود یا از ترکیب هواي فشرده و آب کم فشار به قطرات اتمیزه رسید.
البته اگر تولید هواي فشرده یا گاز فشرده اقتصادي و امکان پذیر باشد، انتخاب دوم بهتر خواهد بود. روش دوم قطرات اتمیزهاي تولید میکند که مسیر طولانیتري را نسبت به حالت فشار بالا طی میکند و بهتر به کلوخه کردن غبار کمک مینماید .[2]زمانی که غبار در جایی ایجاد شود و نیاز به فرو نشاندن آن باشد، بسیار مهم است که سایز قطرات اسپري شده در مسیر غبار با سایز غبار متناسب باشد. قطرات بزرگتر از غبار در موقع تصادم از یکدیگر فرار میکنند. وقتی قطرهها کوچکتر از ذرات غبار باشند، امکان برخورد بیشتر میشود ولی قطرات به
