مهندسی حرارتی در تراز ملی؛ الگوی نوین در بازآفرینی نسوزهای کوره آهک

تجلی توان مهندسی داخلی در مواجهه با چالش‌های انرژی

مهندسی حرارتی در تراز ملی؛ الگوی نوین در بازآفرینی نسوزهای کوره آهک

پایان‌یافتن دو پروژه مکمل در حوزه نسوز کوره آهک—بازطراحی حرارتی و بومی‌سازی آجر نیمه‌سنگین شاموتی—نمونه‌ای برجسته از همگرایی مهندسی پیشرفته، تحلیل عددی دقیق و بهره‌گیری از ظرفیت‌های بومی در صنعت فولاد کشور است. این اقدام، در شرایط محدودیت انرژی و وابستگی فزاینده صنایع به تأمین خارجی مواد اولیه و فناوری، جایگاهی ویژه در سطح ملی پیدا کرده و به‌عنوان یک الگوی قابل تکرار معرفی می‌شود.

چارچوب مسئله و دلایل اقدام

پایش‌های میدانی طی دو سال اخیر نشان داد که دمای پوسته کوره تکلیس در برخی نقاط به حدود ۴۳۰ درجه سانتی‌گراد رسیده است؛ مقداری فراتر از محدوده مجاز آلیاژ بدنه. استمرار این شرایط، خطر آسیب جدی به پوسته، کاهش عمر رینگ‌ها و غلتک‌ها و افزایش تغییر شکل سازه‌ای را به‌دنبال داشت. هم‌زمان، محدودیت شدید در تأمین گاز و ضرورت ارتقای راندمان انرژی، بازنگری اساسی در آرایش نسوز کوره را اجتناب‌ناپذیر کرد.

روش‌شناسی و تحلیل فنی

به‌منظور دستیابی به تصویری دقیق از رفتار حرارتی کوره، مدل‌سازی کامل هندسه و رفتار انتقال حرارت با استفاده از نرم‌افزارهای SolidWorks، ANSYS و MATLAB انجام شد.‌ در این مدل‌سازی سه سازوکار اصلی انتقال حرارت—هدایت در لایه‌های نسوز، جابه‌جایی در جریان گازهای داغ و تشعشع حرارتی—با داده‌های واقعی بهره‌برداری شامل دماهای داخلی و خارجی، ضخامت لایه‌ها و شرایط فرآیندی تلفیق شد. نتایج تحلیل‌ها نشان داد که ترکیب فعلی آجرها و کاهش ضخامت عایق در برخی نقاط، سهم اصلی در اتلاف حرارتی و افزایش دمای پوسته داشته است.

اقدامات اصلاحی و طراحی جدید

بر مبنای نتایج تحلیل حرارتی، مجموعه اصلاحات زیر به‌صورت ساختاری اعمال شد: استفاده از آجر نیمه‌سنگین شاموتی با ضریب هدایت حرارتی کمتر، تقویت و افزایش ضخامت عایق در ناحیه پخت، بازطراحی الگوی آجرچینی با هدف کاهش انتقال حرارت و بهینه‌سازی آرایش لایه‌های نسوز بر اساس محاسبات عددی.‌‌ اجرای طراحی جدید موجب کاهش ۶۰ تا ۸۰ درجه‌ای دمای پوسته در نقاط بحرانی شد؛ کاهشی که نقش مهمی در افزایش عمر سازه‌ای و کاهش استرس حرارتی تجهیزات دارد.

بومی‌سازی آجر نیمه‌سنگین شاموتی

بخش مکمل پروژه، توسعه و ساخت داخلی آجر نیمه‌سنگین شاموتی بود؛ محصولی که پیش‌تر از منابع خارجی تأمین می‌شد. بومی‌سازی این آجر موجب: صرفه‌جویی ارزی سالانه حدود ۵۰ هزار دلار، حذف کامل وابستگی به واردات‌و افزایش اطمینان در برنامه‌ریزی تعمیرات و توقفات، فراهم‌شدن امکان توسعه ظرفیت تولید نسوزهای بومی شد و یک مزیت راهبردی در زنجیره تأمین نسوز کشور ایجاد کرد.

بهبود شاخص‌های بهره‌برداری

ترکیب بازطراحی حرارتی و بومی‌سازی نسوز، نتایج عملی ملموس در بهره‌برداری از کوره داشته است: کاهش حدود ۱۰ درصدی مصرف گاز طبیعی (معادل ۴.۵ میلیون مترمکعب در سال)، افزایش ۲۰ درصدی کیفیت پخت و تناژ تولید، افزایش ۱۵ درصدی آماده‌به‌کاری و کاهش توقفات غیرمترقبه‌و کاهش تنش‌های حرارتی و ارتقای ایمنی تجهیزات و کارکنان.

اجرای کامل این پروژه‌ها، فراتر از یک اقدام اصلاحی در یک واحد صنعتی، یک نمونه موفق در مهندسی حرارتی و توسعه مواد نسوز بومی است و نشان می‌دهد که با تکیه بر توان مهندسی داخلی می‌توان نیازهای حیاتی صنایع راهبردی را بدون وابستگی خارجی تأمین کرد و همزمان بهره‌وری انرژی را به‌طور مؤثر افزایش داد. پروژه بازطراحی حرارتی کوره آهک و بومی‌سازی آجر نیمه‌سنگین شاموتی، حاصل هم‌افزایی مدیریت، واحدهای بهره‌برداری، نگهداشت آهک و نسوز، تحقیق و توسعه و مهندسی کارخانه است و به‌عنوان یک دستاورد ملی، مسیر توسعه نسوزهای بومی و بهینه‌سازی انرژی در سایر واحدهای مشابه کشور را نیز هموار کرده است.