اود المشاركة بالمقالة التالية و ارغب بنشره في هذا الموقع
مع التقدير و الاحترام

توليد الطاقة الكهرائية من الحرارة المفقودة في المعامل الصناعية
ان العديد من الصناعات الثقيلة تستهلك الطاقة الكهربائية بشكل كبير وتكون ملوثة للبيئة و تعتبر صناعة السمنت بالطريقة الجافة ( المعتمدة حاليا ) من هذه الصناعات المستهلكة للكهرباء كما تسبب انبعاث غازات دفيئة تهدد البيئة وان هذا الاستهلاك الكبير للكهرباء يشكل تحدي كبير للتوسع في انشاء معامل السمنت لذلك بدا التفكبير جديا في السنوات الاخيرة في كيفية تقليل الاستهلاك وظهرت فكرة الاستفادة من الحرارة الضائعة ( waste heat ) للمعامل الصناعية لتوليد الطاقة الكهربائية لوجود كميات كبيرة من هذه الحرارات المفقودة في معامل السمنت والحديد والصلب والألومنيوم والنحاس والمواد الكيميائية وغيرها من اجل التقليل من استهلاك الوقود المستخدم في الانتاج ولاجل تحسين الكفاءة الحرارية وللحد من الانبعاثات المضرة للبيئة (و هذه الانبعاثات عبارة عن نواتج إحتراق الوقود المعروفة و هى ثانى أكسيد الكربون و أول أكسيد الكربون و أكاسيد الكبريت و أكاسيد النيتروجين وغيرها ) وبالنسبة لمعامل السمنت فان نسبة كبيرة من السمنت تتحول إلى أتربة تنتشر في الهواء و تركيز هذا الغبار تتجاوز أحيانا 50 غرام / م 3 وهي تعتبر فاقدا من الناتج النهائي لذلك تولدت تكنولوجيا
( WHR Waste Heat Recovery )

ويتم ذلك باستغلال الحرارة المهدرة والمفقودة في إنتاج الكهرباء عن طريق استخدام توربينات بخارية بدون استخدام وقود اذ ستكون هناك الحاجة الى ( 100 ) درجة حرارة مئوية فقط ليتم غلي المياه فتتحول المياه إلى بخار ماء له قوة إدارة محرك بخاري لإنتاج الكهرباء و بذلك يتم تحويل هذه المصانع إلى مصانع منتجة للكهرباء غير ملوثة للبيئة والتقليل من الهدر وبالتالي يتحول هذا الهدر الى مال يكسبه المصنع .

وكان لليابان في الثمانينات قصب السبق في تكنولوجيا استعادة الحرارة المفقودة التي دخلت الصين من خلال مشروع مشترك بين شركة كاواساكي اليابانية وشركة آنهوي كونش الصينية و ما لبثت هذه التكنولوجيا أن انتشرت على نطاق واسع في الصين منذ عام 1998 كرد فعل على زيادة تكاليف الطاقة والسياسات الحكومية التي تشمل إعفاءات ضريبية مؤقتة واللوائح الوطنية الصادرة عام 2011 في الصين لتنظيم كفاءة الطاقة والتي تشترط تطبيق هذه التكنولوجيا في مصانع الاسمنت المنشأة حديثا .

ان تقنيات WHR بدات تتطور لخفض التكاليف المثبتة لكل كيلو وات من طاقة التوليد الكهربائية و بشكل عام إذا كان متوسط الطاقة المستخدمة لانتاج السمنت ( 110 ) كيلو واط ساعة / طن سمنت & معامل تحويل الكلنكر( 0.75 ) كأساس يمكن أن تتولد ( من 20% إلى 30 ٪ ) من الطاقة اللازمة لعملية إنتاج الأسمنت من الحرارة المفقودة اي يمكن توليد ( 30 - 45 ) كيلو واط ساعة / طن كلنكر و التي يمكن أن توفر ما يصل إلى 30٪ من الطاقة الكهربائية التشغيلية للفرن .


هناك ثلاثة مواقع رئيسية في عملية استرداد الحرارة المفقودة ( WHR ) لمعامل السمنت وهي :
• برج التسخين الابتدائي ( RSP Preheater ) للفرن الدوار.
الغازات المنبعثة من هذا البرج تكون بدرجة حرارة عالية تبلغ في المعدل ( 360 ) درجة مئوية و يتم امراره الى برج التبريد ( Cooling Tower ) لتخفيض درجة الحرارة الى ما دون ( 200 درجة مئوية ) قبل استخدامه في طاحونة المواد الاولية و هذا هو المكان الذي يمكن استرداد أكبر قدر من الطاقة الحرارية.
• تدفق الغازات المنبعثة من بعد المرسبات الكهربائية او الميكانيكية للجو و يوفر مصدر حرارة منخفضة.
• مبردة الكلنكر (AQC)
يتم تمرير الكلنكر الخارج من الفرن من خلال مبردة الكلنكر للتبريد باستخدام مراوح تبريد متعددة لهذا الغرض اذ ان الغازات في هذه المنطقة من الافران توفر مصدر حرارة مهم على شكل هواء جاف ساخن حيث تبلغ درجة الحرارة النموذجية من الهواء الساخن الخارج حوالي ( 300 ° C. ) .

ان نظام استرداد الحرارة المفقودة النموذجي WHR يتكون من الغلايات و التوربينات البخارية والمولدات وكذلك المعدات المساعدة مثل المكثف ونظام معالجة المياه ومضخة تغذية الغلايات ونظام إعادة التبريد .

بالاضافة الى ماتقدم يمكن كذلك استخدام المواد العضوية مثل البوتان أو البنتان بدلا من البخار وهذه المواد لديها درجة حرارة تبخير أقل بكثير من تبخر المياه فضلا عن ضغط بخار مرتفع وبالتالي تمكين تحقيق زيادة الكفاءة في نطاق درجة حرارة منخفضة أقل من 350 درجة مئوية بالمقارنة مع البخار و تسمى ب ( ORC Organic Rankine Cycle ) وهذه الطريقة أكثر تعقيدا مما هو عليه الحال مع دائرة المياه / بخار .

وهناك البديل عن عملية ORC هو عملية كالينا ( Kalina process ) وتستخدم خليط المياه / الأمونيا ( كوسيط ) وفي نطاق درجات الحرارة المنخفضة تحقق هذه العملية أعلى كفاءة .

مع ملاحظة انه يجب أن يكون تصميم WHR عملية آمنة من الفشل و معزولة بشكل كامل عن العملية الانتاجية عندما لايكون نظام WHR قيد التشغيل وذلك عن طريق وضع مبادل حراري من نظام الاسترداد في القناة الالتفافية وباستخدام نظام التحكم الآلي للتشغيل يمكن تحويل غاز العادم بين قناة WHR والقناة الأصلية بحيث لاتتاثر عملية الإنتاج ولاتؤدي الى توقف الفرن او حدوث خلل تشغيلي اي ان العملية الانتاجية يجب ان تكون بمعزل تام عن نظام عملWHR .