ما هو مرجل البخار ذو الشبكة الدوارة وكيف يعمل؟

في المنشآت التي تحتاج إلى إنتاج البخار باستمرار وبكميات كبيرة باستخدام أنواع الوقود الصلب مثل الفحم والكتلة الحيوية، يُعد مرجل البخار ذو الشبكة الدوارة أحد أكثر الحلول شيوعًا. في هذا المقال، ستتعرفون على ماهية الشبكة الدوارة، وكيفية حدوث الاحتراق داخل الفرن، وأنواع الوقود المناسبة لها، وما ينبغي مراعاته عند اختيار المرجل.

ما هو مرجل البخار ذو الشبكة الدوارة؟

مرجل البخار ذو الشبكة الدوارة هو مرجل بخار يعمل بالوقود الصلب، يُنقل فيه الوقود إلى الفرن على شبكة سلسلة تتحرك باستمرار، ويحترق عليها بالكامل أثناء انتقاله. تدور الشبكة كحزام لا نهائي يتكوّن من أجزاء مصبوبة متصلة بعضها ببعض: يحمل سطحها العلوي الوقود من مقدمة الفرن إلى مؤخرته، بينما يعود سطحها السفلي فارغًا. لذلك يُعرف هذا النظام أيضًا باسم شبكة السلسلة أو الشبكة الناقلة.

بما أن تغذية الوقود واحتراقه وإزالة الرماد تتم باستمرار مع حركة الشبكة، تعمل المراجل ذات الشبكة الدوارة آليًا بالكامل ولا تحتاج إلا إلى قدر ضئيل جدًا من تدخل المشغّل.

كيف يعمل المرجل ذو الشبكة الدوارة؟

يُنقل الوقود من ساحة التخزين إلى قادوس الخدمة أمام المرجل بواسطة ناقل لولبي أو سير ناقل. ويحدد الغطاء القابل للضبط أسفل القادوس سماكة طبقة الوقود المفروشة على الشبكة. ومع تقدم الشبكة، يمر الوقود تباعًا بأربع مناطق:

1. منطقة التجفيف: يفقد الوقود رطوبته بفعل الحرارة المنبعثة من جدار الفرن الحراري المقاوم للحرارة (ستارة الإشعاع) في مقدمة الفرن.
2. منطقة التغويز: مع ارتفاع درجة الحرارة، تنبعث المواد المتطايرة الموجودة في الوقود على هيئة غازات. وتحترق هذه الغازات داخل حيز الفرن بفضل الهواء الثانوي الموجّه فوق الشبكة.
3. منطقة احتراق الكربون الثابت: يحترق فحم الكوك المتبقي فوق الشبكة باستخدام الهواء الأولي الموجّه من أسفلها.
4. منطقة الرماد: يسقط الرماد المتبقي بعد اكتمال الاحتراق في حاوية الرماد عند نهاية الشبكة، ثم يُزال إلى الخارج بواسطة نظام آلي لإخراج الرماد.

نظرًا إلى تقسيم قنوات الهواء الموجودة أسفل الشبكة إلى حجرات، يمكن تزويد كل منطقة بالكمية اللازمة من الهواء الأولي. كما تُضبط سرعة دوران الشبكة بواسطة مغير التردد، وبذلك تُحدّد مدة بقاء الوقود في الفرن وفقًا لسرعة احتراقه. وتتمتع أجزاء الشبكة بعمر تشغيلي طويل، إذ تبرد بالهواء الأولي عند عودتها بعيدًا عن اللهب.

الضبط الصحيح يحقق كفاءة عالية

هناك ثلاثة إعدادات تحدد كفاءة الشبكة الدوارة: سماكة طبقة الوقود، وسرعة الشبكة، وتوزيع الهواء على المناطق. إذا سقط وقود غير محترق في حاوية الرماد، فقد تكون الشبكة سريعة أو طبقة الوقود سميكة؛ وإذا انتهى اللهب عند بداية الشبكة، فهذا يعني أن الشبكة بطيئة أكثر من اللازم.

ما أنواع الوقود التي يمكن استخدامها؟

تُعد مرونة الوقود من أبرز مزايا الشبكة الدوارة. وبفضل سطح الشبكة الواسع ومسار الاحتراق الطويل، يمكن حرق أنواع الوقود التالية بكفاءة:

• الفحم: الفحم البني والفحم المستورد، ولا سيما الفحم صغير الحبيبات والمنخول،
• الكتلة الحيوية: نشارة الخشب، والرقائق الخشبية، وقشور البندق، وثفل الزيتون، وغيرها من المخلفات الزراعية والحراجية،
• أنواع الوقود الاقتصادية منخفضة القيمة الحرارية: أنواع الوقود ذات المحتوى العالي من الرطوبة أو المواد المتطايرة والكثافة المنخفضة.

عند اختيار الوقود، لا ينبغي النظر إلى السعر وحده، بل يجب أيضًا مراعاة نسبة الرطوبة، وحجم الحبيبات، والقيمة الحرارية، ودرجة حرارة انصهار الرماد. ويُصمّم الفرن بما يناسب أنواع الوقود ذات درجة حرارة انصهار الرماد المنخفضة لتجنب تكوّن الخبث. لذلك يُوصى بإجراء تحليل مخبري للوقود المراد استخدامه قبل تصميم المرجل.

الشبكة الدوارة أم الستوكَر؟

أكثر نظامَي احتراق يُقارن بينهما في مراجل البخار العاملة بالوقود الصلب هما الشبكة الدوارة ونظام الستوكَر:

باختصار، إذا كان الوقود لديك متغيرًا أو كنت ترغب في استخدام وقود رخيص منخفض القيمة الحرارية، فالشبكة الدوارة خيار مناسب؛ أما إذا كان الوقود لديك مطابقًا للمواصفات واحتياجك أصغر، فيبرز نظام الاحتراق بالستوكَر. يمكنكم مقارنة جميع الخيارات في صفحة مراجل البخار العاملة بالوقود الصلب.

ما الذي ينبغي مراعاته عند اختيار مرجل بخار ذي شبكة دوارة؟

• احتياج البخار والضغط: حدّدوا استهلاك البخار بالساعة، والاحتياج الأقصى اللحظي، وضغط التشغيل.
• تحليل الوقود: ينبغي تحديد أبعاد مساحة الشبكة وحجم الفرن ونظام الهواء وفقًا لتحليل الوقود المراد استخدامه.
• تخزين الوقود وتغذيته: يجب أن تكون ساحة التخزين والقادوس وسعة الناقل اللولبي مناسبة للتشغيل المتواصل.
• معالجة غازات المداخن: ينبغي التخطيط لأنظمة مثل الإعصار والمرشح الرطب للامتثال لحدود الانبعاثات.
• استعادة الحرارة: يمكنكم خفض استهلاك الوقود بتسخين مياه التغذية باستخدام المقتصد الحراري وهواء الاحتراق باستخدام المُسترجِع الحراري.
• الأتمتة: تتيح المراوح المزودة بمغيرات تردد، ومخمدات الهواء الآلية، والتحكم الآلي في مستوى المرجل تشغيلًا آمنًا وفعالًا.
• الخدمة وقطع الغيار: تحدد سهولة استبدال أجزاء الشبكة وسرعة توفر قطع الغيار التكلفة على المدى الطويل.

يمكن تحويل مرجلك الحالي إلى نظام الشبكة الدوارة

شراء مرجل جديد ليس الخيار الوحيد أمام المنشآت التي تسعى إلى خفض تكاليف الوقود. إذ يمكن تركيب نظام احتراق بالشبكة الدوارة على مراجل البخار والماء الساخن والزيت الحراري الحالية، متى كان هيكلها مناسبًا. ويتطلب ذلك تقييم هيكل المرجل وأبعاد الفرن والوقود المستخدم معًا.

سلسلة FMT Boiler CGS

يتيح نظام الاحتراق بالشبكة الدوارة من سلسلة CGS من FMT Boiler حرق الفحم والكتلة الحيوية بكفاءة عالية، بفضل أجزاء الشبكة المصنوعة من حديد الدكتايل المخلوط بالكروم، والتغذية الآلية بالكامل بالوقود وإزالة الرماد، ومراوح الهواء الأولي والثانوي المزودة بمغيرات تردد، وتصميمه المخصص لكل مشروع. للاطلاع على التفاصيل وطلب عرض سعر، تفضلوا بزيارة صفحة مرجل البخار ذي الشبكة الدوارة.