تكرار وسائط تخزين الحرارة في المؤكسد الحراري التجديدي (RTO)
مؤلف:لي مينغ، مهندس أول في مجال الطاقة الحرارية، لديه خبرة 10 سنوات في مجال الطاقة المتجددة نظام المؤكسد الحراري التصميم والتحسين
جدول المحتويات
-
مقدمة: الدور الرئيسي لوسائط تخزين الحرارة في أنظمة المؤكسدات الحرارية التجديدية
-
نظرة عامة على أنواع وخصائص وسائط تخزين الحرارة
-
جدول الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية لوسائط السيراميك ذات الشكل الخلوي
-
التطور التكراري لوسائط تخزين الحرارة
-
4.1 وسائط حلقة السرج
-
4.2 وسائط من نوع الألواح
-
4.3 وسائط قرص العسل وتحسينها
-
-
المزايا التقنية لوسائط تخزين الحرارة في المؤكسد الحراري التجديدي من يورسنت
- خاتمة
- نبذة عن المؤلف
1. مقدمة
تُعدّ وسائط تخزين الحرارة (وسائط التبادل الحراري) المكوّن الأساسي في المؤكسد الحراري التجديدي (RTO). ويؤثر أداؤها بشكل مباشر على كفاءة التبادل الحراري، واستهلاك الطاقة، واستقرار تشغيل المؤكسد الحراري التجديدي. ومع التطورات في علم المواد والتصميم الهيكلي، تطورت وسائط تخزين الحرارة من طبقات معبأة بسيطة إلى حوامل هيكلية عالية الكفاءة. تستعرض هذه المقالة بشكل منهجي أنواع المواد، ومؤشرات الأداء، والتصاميم الهيكلية لوسائط تخزين الحرارة. ومن خلال تضمين حالات عملية من شركة يورسنت للمؤكسد الحراري التجديدي، تُبرز المقالة المزايا التقنية لنظامها.
2. نظرة عامة على أنواع وخصائص وسائط تخزين الحرارة
تُناسب مواد الوسائط المختلفة ظروف تشغيل مختلفة. فيما يلي المواد الشائعة وخصائصها:
-
الكوردييريت
مقاومة حرارية ممتازة، ومعامل تمدد حراري منخفض للغاية، ومقاومة عالية للصدمات الحرارية. مناسب للتطبيقات التي تشهد تقلبات متكررة في درجات الحرارة. -
موليت
مقاومة عالية للحرارة، وقوة ميكانيكية عالية، وموصلية حرارية عالية نسبياً. مناسب للبيئات ذات درجات الحرارة العالية والأحمال الثقيلة. -
مواد الألومينا العالية
تتمتع بخصائص ميكانيكية جيدة، وثبات كيميائي، ومقاومة للحرارة. وهي اقتصادية الاستخدام وشائعة الاستخدام. -
كربيد السيليكون (SiC)
يتميز بثباته الكيميائي، وموصليته الحرارية العالية، ومعامل تمدده الحراري المنخفض، ومقاومته الجيدة للتآكل. وهو مناسب للأجواء المسببة للتآكل ذات درجات الحرارة العالية. -
الكوروندوم
صلابة عالية، ومقاومة قوية للتآكل. غالباً ما يستخدم في البيئات التي تكثر فيها الأتربة أو تتعرض للاحتكاك الشديد. -
الزركونيا
مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية وثبات حراري فائق. مناسب للتطبيقات التي تتطلب درجات حرارة عالية للغاية.
3. جدول الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية لوسائط السيراميك ذات الشكل الخلوي
يلخص الجدول أدناه معايير الأداء الرئيسية لمواد وسائط تخزين الحرارة الخزفية الشائعة ذات الشكل الخلوي:
| مؤشر | مادة | الكثافة جم/سم³ | الكثافة الظاهرية كجم/م³ | معامل التمدد الحراري 10⁻⁴/ك (30-1000 درجة مئوية) | السعة الحرارية النوعية جول/كجم·كلفن (100-1000 درجة مئوية) | الثبات الحراري (بعد التبريد بالهواء 3 مرات) الحد الأدنى °م | درجة حرارة التليين °م | أقصى درجة حرارة للتشغيل °م | نسبة امتصاص الماء |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الكوردييريت | 1.85-2.16 | 580-778 | ≤3.5 | 900-1150 | 350 | 1400 | 1200 | 15-20 | |
| الكوردييريت الكثيف | 2.3-2.4 | 650-860 | ≤3.8 | 900-1150 | 350 | 1400 | 1200 | أقل من 5 | |
| كورديرايت عالي الأداء وكثيف | 2.25-2.59 | 765-1013 | ≤4.0 | 900-1150 | 350 | 1380 | 1200 | ||
| موليت | 2.1-2.41 | 692-1158 | ≤6.0 | 900-1160 | 300 | 1550 | 1350 | 15-20 | |
| (ملاحظة: من المحتمل أن يشير مصطلح "莫蓝石" إلى نوع من أنواع الموليت؛ وقد تم الاحتفاظ به كنوع من الموليت) | 2.0-2.2 | 615-899 | ≤3.5 | 900-1150 | 350 | 1400 | 1200 | 15-20 | |
| زركونيا، كوروندوم، موليت | 2.5-2.8 | 800-1100 | ≤6.5 | 950-1400 | 350 | 1650 | 1450 | 15-20 | |
| 85% ألومينا (كوروندوم) | 2.4-2.7 | 738-1103 | ≤7.5 | 950-1400 | 300 | 1700 | 1500 | 15-20 | |
| 95% ألومينا (كوروندوم) | 2.6-2.9 | 800-1185 | ≤8.5 | 1050-1500 | 300 | 1780 | 1580 | 15-20 |
4. التطور التكراري لوسائط تخزين الحرارة
4.1 وسائط حلقة السرج
-
المزايا: مقاومة جيدة للصدمات الحرارية، ومقاومة للغبار، ولا تنسد بسهولة.
-
العيوب:أداء ضعيف في تخزين الحرارة، وكفاءة منخفضة في تبادل الحرارة.
-
طلب:أنظمة RTO المبكرة، تطبيقات ذات متطلبات كفاءة منخفضة.
4.2 وسائط من نوع الألواح
-
المزايا:مقاومة جيدة للصدمات الحرارية، والقنوات لا تنسد بسهولة.
-
العيوب: لا يزال أداء تخزين الحرارة غير مثالي، وهو ذو بنية معقدة.
-
طلب:عمليات ذات درجات حرارة متوسطة إلى منخفضة مع وجود غبار كبير.
4.3 وسائط قرص العسل
-
المزايا:أداء ممتاز في تخزين الحرارة، وكفاءة عالية في تبادل الحرارة.
-
العيوب:مقاومة ضعيفة نسبياً للصدمات الحرارية، وقنوات عرضة للانسداد.
-
توجيهات التحسين:
-
حجم الخلية أصغر:يؤدي استخدام هياكل الخلايا الأصغر إلى تحسين مقاومة الصدمات الحرارية.
-
إضافة طبقة التدفق الصفائحي:يساعد دمج قسم التدفق الصفائحي الأمامي على منع الغبار من سد القنوات.
-
5. المزايا التقنية لوسائط تخزين الحرارة بتقنية RTO من يورسنت
من خلال تحسين المواد والابتكار الهيكلي وتصميم التخطيط، حققت شركة يورسنت آر تي أو إنجازات كبيرة في أداء وسائط تخزين الحرارة:
-
معدل زيادة درجة حرارة الهواء المُزوَّد:
يبلغ معدل انخفاض درجة حرارة هواء التغذية في أنظمة الأكسدة الحرارية الإشعاعية التقليدية ثنائية الحجرات حوالي 22%. أما نظام الأكسدة الحرارية الإشعاعية ذو الصمام الدوار من يورسنت، فيحقق معدل انخفاض درجة حرارة هواء التغذية يصل إلى 30%. -
كفاءة تبادل حراري متميزة:
تصل كفاءة التبادل الحراري لأنظمة يورسنت RTO إلى 97%مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل. -
هيكل ثابت ومتين:
إن استخدام مواد مركبة عالية الأداء من الكوردييريت والموليت الكثيفة، بالإضافة إلى تصميم مضاد للانسداد، يطيل عمر الخدمة ويقلل من وتيرة الصيانة.
6. الخاتمة
باعتبارها "جوهر" نظام الأكسدة الحرارية المتجددة، يُعدّ تطوير مواد وهياكل وسائط تخزين الحرارة أمرًا أساسيًا لتحسين كفاءة الطاقة وموثوقية النظام. فمن الحلقات السرجية والصفائح إلى التصاميم الخلوية، وصولًا إلى التصاميم المُحسّنة باستخدام المواد المركبة، تُوازن وسائط تخزين الحرارة باستمرار بين مقاومة الصدمات الحرارية، ومنع الانسداد، وأداء تخزين الحرارة. وقد حقق نظام يورسنت للأكسدة الحرارية المتجددة، من خلال اختيار المواد والابتكار الهيكلي، مستويات رائدة في الصناعة، حيث بلغت نسبة انخفاض درجة حرارة هواء التغذية 30%، وكفاءة التبادل الحراري 97%، مما يوفر حلًا فعالًا وموفرًا للطاقة لمعالجة غازات النفايات الصناعية.
نبذة عن المؤلف
اسم:لي مينغ
موضع:مهندس أول في مجال الطاقة الحرارية
خبرة: خبرة عشر سنوات في تصميم أنظمة الأكسدة الحرارية المتجددة، واختيار وسائط تخزين الحرارة، وتحسين العمليات. شاركتُ في العديد من مشاريع معالجة غازات النفايات للصناعات الكيميائية والطلاء والطباعة. أتخصص في تكامل أنظمة استعادة الطاقة الحرارية وتحسين أدائها.