قد يؤدي ارتفاع مفاجئ في نسبة الأكسجين في غاز المحول إلى انفجار، وإلحاق الضرر بالمعدات، وتعريض العمال للخطر. وبدون مراقبة سريعة ودقيقة، تواجه مصانع الصلب مخاطر جسيمة على السلامة والوضع المالي.
أجهزة تحليل الغاز TDL في الموقع مراقبة مستويات الأكسجين (O₂) وأول أكسيد الكربون (CO) في أنظمة الغاز المحول بشكل مستمر. تساعد استجابتها السريعة ودقتها العالية وإنذاراتها الفورية المشغلين على منع تكون مخاليط الغازات المتفجرة، وتحسين كفاءة استعادة الغاز، وحماية الأفراد والأصول.
مع ذلك، فإن منع الانفجارات ليس سوى جزء واحد من المهمة. لفهم سبب تحول أجهزة تحليل الغازات في الموقع (In-Situ TDL) إلى أدوات أمان بالغة الأهمية في أنظمة استعادة غازات المحولات، من المهم دراسة التركيب ومتطلبات العملية وتحديات المراقبة في مناطق محولات صناعة الصلب.
لماذا يُعد غاز المحول بيئة عالية الخطورة؟
تُنتج عملية صناعة الصلب باستخدام فرن الأكسجين الأساسي (BOF) كميات كبيرة من غاز المحول أثناء عملية نفخ الأكسجين. يحتوي هذا الغاز على مكونات وقود قيّمة، كما أنه يشكل مخاطر كبيرة على السلامة.
التركيب النموذجي لغاز المحول
| مكون الغاز | التركيز النموذجي | الوظيفة |
|---|---|---|
| أول أكسيد الكربون (CO) | حتى 68٪ | قيمة الوقود الرئيسية، شديدة السمية وقابلة للانفجار |
| ثاني أكسيد الكربون (CO₂) | 15–20 ٪ | غاز تخفيف غير قابل للاشتعال |
| الهيدروجين (H₂) | مقدار ضئيل | مكون قابل للاشتعال أو عملية تنظيف |
| الأكسجين (O₂) | حوالي شنومك٪ | معلمات التحكم الحرجة في الانفجار |
| نيتروجين (N₂) | متغير | يتم إدخالها من خلال تسرب الهواء والتطهير |
من بين هذه الغازات، يُمثل أول أكسيد الكربون أخطرها من حيث السلامة. فهو غاز عديم اللون والرائحة، شديد السمية، وله نطاق واسع من الانفجارات عند مزجه بالأكسجين. في المقابل، يُعد الأكسجين العامل الرئيسي المُحفز للانفجارات. فعندما يتجاوز تركيز الأكسجين حدود التشغيل المسموح بها، يُمكن أن يُشكل أول أكسيد الكربون والهيدروجين مزيجًا قابلًا للاشتعال بفعل الشرر أو الأسطح الساخنة أو الكهرباء الساكنة. ولذلك، تعتمد أنظمة السلامة الصناعية اعتمادًا كبيرًا على المراقبة المستمرة للأكسجين للحفاظ على ظروف تشغيل آمنة.
يقيس محلل الغاز TDL الموجود في الموقع الأكسجين وأول أكسيد الكربون مباشرة داخل خط أنابيب غاز المحول. وهذا يلغي تأخيرات أخذ العينات ويوفر بيانات مستمرة وفورية يمكن للمشغلين استخدامها لمنع حدوث ظروف قابلة للانفجار قبل تطورها.
كيف تمنع أجهزة تحليل الغازات TDL الموجودة في الموقع انفجارات غاز المحول؟
يعتمد قرار استعادة الغاز بشكل أساسي على تركيزي أول أكسيد الكربون والأكسجين. فعندما يتجاوز تركيز أول أكسيد الكربون 30% أو يبقى تركيز الأكسجين أقل من 2%، يُفتح صمام غطاء جانب الاستعادة، مما يسمح بدخول غاز المحول القيّم إلى خزان الغاز للتخزين. أما إذا لم تتحقق هذه الشروط، فيُفتح صمام غطاء جانب الحرق، ويُحرق الغاز بأمان عبر برج الحرق.
علاوة على ذلك، يتم تركيب نقاط مراقبة إضافية للأكسجين قبل وبعد خزان الغاز لضمان بقاء تركيز الأكسجين أقل من 1%، مما يوفر طبقة إضافية من الحماية ضد الانفجار. وتعتمد أنظمة استعادة غاز المحولات على نطاق واسع هذه الفلسفة التشغيلية.
نقاط التثبيت النموذجية
لضمان أقصى قدر من تغطية السلامة، تقوم مصانع الصلب عادةً بنشر أجهزة تحليل الغاز في العديد من المواقع الرئيسية.
| أجهزة تحليل TDL في الموقع | لا. | نقاط التثبيت | أغراض |
|---|---|---|---|
| TDL في الموقع O2 محلل (O2: 0-5%) | 1 | بعد اختيار المشجعين | - تحديد ما إذا كان الغاز يفي بشروط الاسترداد - التحكم في التبديل بين أنظمة الاستعادة وأنظمة الحرق - الكشف عن تسرب الأكسجين |
| محلل ثاني أكسيد الكربون TDL في الموقع (CO: 0-100%) | 2 | ||
| TDL في الموقع O2 محلل (O2: 0-5%) | 3 | قبل حامل الغاز | - تأكد من أن نسبة الأكسجين لا تزال أقل من الحدود الآمنة قبل التخزين |
| TDL في الموقع O2 محلل (O2: 0-5%) | 4 | بعد حامل الغاز | - حماية المستخدمين النهائيين بشكل مستمر - التأكد من جودة الغاز وسلامة التخزين |
تضمن بنية المراقبة متعددة النقاط هذه التحقق المستمر من السلامة بدءًا من توليد الغاز وحتى تخزينه طوال عملية استعادة الغاز في المحول.
ما هي المكونات الرئيسية لجهاز تحليل الغازات في الموقع بتقنية TDL؟
تم تصميم جهاز تحليل الغازات في الموقع TDL خصيصًا لبيئات صناعة الصلب القاسية حيث تشكل درجات الحرارة العالية والغبار والرطوبة والغازات المسببة للتآكل تحديًا لتقنيات المراقبة التقليدية.
| لا. | مكونات |
|---|---|
| 1 | وحدة الإرسال (واجهة الإنسان والآلة (HMI)، وحدة تشغيل الليزر، وحدة المعالجة المركزية، ليزر أشباه الموصلات القابل للضبط، والمكونات البصرية الدقيقة) |
| 2 | شفة |
| 3 | شفة ملحومة |
| 4 | صمام الجذر |
| 5 | وحدة الاستقبال (كاشف كهروضوئي، وحدة تزويد الطاقة، مكونات بصرية دقيقة) |
| 6 | مدخل غاز التطهير |
| 7 | مدخل غاز التطهير |
| 8 | مدخل غاز التطهير |
| 9 | كابل إخراج الإشارة |
| 10 | كابل التوصيل الداخلي |
| 11 | مربع المحطة |
| 12 | مدخل الهواء المضغوط |
| 13 | وحدة التطهير (منظم الترشيح، مقياس التدفق، نظام توزيع غاز التطهير) |
| 14 | مدخل غاز التطهير |
تشكل هذه المكونات مجتمعة نظام قياس بصري كامل قادر على مراقبة تركيزات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بشكل مستمر في خطوط أنابيب غاز المحول.
لماذا تختار أجهزة تحليل الغازات ESEGAS In-Situ TDL لمراقبة غازات المحول؟
تتطلب مراقبة غاز المحول قياسًا سريعًا ودقيقًا وموثوقًا به في ظل ظروف صعبة. من خلال الجمع بين مطيافية امتصاص ليزر الصمام الثنائي القابل للضبط (TDLAS) وتصميم قياس عبر القناة في الموقع، صممت ESEGAS أجهزة تحليل الغاز TDL في الموقع لتوفير مراقبة مستقرة للأكسجين وثاني أكسيد الكربون حتى في بيئات صناعة الصلب المتربة وذات درجات الحرارة العالية.
محصن ضد تداخل الغازات الخلفية
بخلاف أجهزة تحليل الغازات التقليدية بتقنية الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR)، التي قد تتأثر بامتصاص الغازات الأخرى، تستخدم أجهزة تحليل الغازات بتقنية ESEGAS TDL ليزرًا شبه موصل فائق الدقة مضبوطًا على خط امتصاص غاز محدد. وهذا يمنع التداخل من غازات ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والهيدروجين وغيرها من الغازات الخلفية، مما يضمن قياسات عالية الدقة.
غير متأثر بالغبار وتلوث النوافذ
يُميّز محلل الغاز باستمرار بين امتصاص الغاز وفقدان الإشارة الناتج عن الغبار أو الرطوبة أو انسداد النافذة البصرية. وهذا يسمح بتشغيل موثوق في قنوات غاز المحول حيث تكون تركيزات الغبار عالية عادةً.
التعويض التلقائي لدرجة الحرارة والضغط
قد تؤثر التغيرات في درجة حرارة وضغط العملية على دقة القياس. تعمل أجهزة تحليل الغاز ESEGAS على التعويض التلقائي عن هذه التغيرات، مما يضمن قراءات دقيقة لتركيز الغاز في ظل ظروف التشغيل المتغيرة.
أداء مستقر مع فترات معايرة طويلة
يقلل مصدر الليزر عالي الاستقرار من انحراف القياس. في معظم التطبيقات، لا تتطلب المعايرة سوى مرتين في السنة، مما يقلل من عبء الصيانة وتكاليف التشغيل.
استجابة حقيقية في الوقت الفعلي
يُثبّت جهاز التحليل مباشرةً على قناة المعالجة، ويقيس تركيزات الغاز في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى استخراج العينات أو تأخير النقل أو أنظمة التكييف. ويتلقى المشغلون تحذيراً فورياً في حال وجود مستويات غير آمنة من الأكسجين أو أول أكسيد الكربون.
تشغيل لا يحتاج إلى صيانة تقريبًا
لعدم الحاجة إلى نظام أخذ عينات أو مضخات أو مرشحات أو وحدات معالجة الغاز، تقل الصيانة الدورية بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، يُحسّن ذلك من جاهزية محلل الغاز مع خفض تكاليف دورة حياته.
هذه المزايا تجعل أجهزة تحليل الغاز ESEGAS In-Situ TDL حلاً مثالياً للوقاية من الانفجارات، والتحكم في استعادة الغاز، والتشغيل الآمن في أنظمة غاز المحول.
خاتمة
في أنظمة استعادة غاز المحولات، تحدد مراقبة الأكسجين وأول أكسيد الكربون سلامة المصنع بشكل مباشر. من خلال توفير قياسات سريعة ودقيقة ومستمرة، أجهزة تحليل الغاز TDL في الموقع تساعد على منع الانفجارات، وزيادة استخلاص الغاز إلى أقصى حد، وحماية الأفراد والمعدات. للحصول على حلول موثوقة لمراقبة غاز المحول، اتصل بشركة ESEGAS لمناقشة تطبيقك المحدد في صناعة الصلب.
الأسئلة الشائعة
س: ما هو جهاز تحليل الغازات TDL في الموقع؟
A: An محلل غاز TDL في الموقع يستخدم مطيافية امتصاص الليزر الثنائي القابل للضبط (TDLAS) لقياس تركيزات الغاز مباشرة داخل القنوات الصناعية أو خطوط الأنابيب أو أوعية المعالجة دون استخراج عينات الغاز.
س: لماذا تعتبر مراقبة الأكسجين مهمة في أنظمة غاز المحول؟
A: يُعدّ الأكسجين العامل الأساسي المستخدم لمنع اختلاط الغازات القابلة للاشتعال في غازات المحولات. إذ يمكن أن يتحد الأكسجين الزائد مع أول أكسيد الكربون والهيدروجين، مما يخلق ظروفًا قد تؤدي إلى الاحتراق أو الانفجار.
س: ما هو مستوى الأكسجين الذي يعتبر آمناً لاستعادة غاز المحول؟
A: تسمح العديد من أنظمة استعادة غاز المحول باستعادة الغاز عندما يبقى تركيز الأكسجين أقل من 2%. وغالبًا ما تُجرى مراقبة إضافية حول خزان الغاز للحفاظ على تركيز الأكسجين أقل من 1% لتعزيز السلامة.
س: لماذا يتم مراقبة أول أكسيد الكربون في غاز المحول؟
A: يُعدّ أول أكسيد الكربون المكوّن الرئيسي القابل للاحتراق في غاز المحوّل، وهو الذي يحدد قيمته كوقود. كما أنه شديد السمية وقابل للاشتعال، مما يجعل المراقبة المستمرة ضرورية.
س: أين ينبغي تركيب أجهزة تحليل الغاز TDL في الموقع في نظام محول BOF؟
A: تشمل نقاط التركيب النموذجية ما بعد مروحة السحب المستحث، وقبل خزان الغاز، وبعد خزان الغاز لتوفير حماية شاملة من الانفجار والتحكم في استعادة الغاز.
س: ما هي المزايا التي يقدمها جهاز TDLAS مقارنة بأجهزة التحليل الاستخلاصية؟
A: أجهزة تحليل TDLAS توفر استجابة أسرع، ودقة أعلى، وصيانة أقل، وتقليل أخطاء أخذ العينات، وقياس مباشر في الموقع دون الحاجة إلى أنظمة معقدة لتكييف العينات.
