بعد أكثر من عقد من النمو السريع، دخلت صناعة الأسمنت مرحلة تاريخية جديدة من التطور، وبلغ الإنتاج أعلى مستوياته على الإطلاق.
كيف يمكن تحقيق الصدارة في السوق في الوضع الطبيعي الجديد الذي يشهد فائضًا في الطاقة الإنتاجية وتنافسًا شديدًا؟ أولاً، من الضروري أن نكون على دراية بالتحديات التي تواجه قطاع الأسمنت!
تودّ أن تُلمَّ باتجاه تطوّر الأسمنت.
الحفاظ على ربحية الشركة
تحسين هيكل الطاقة، وتخفيض استهلاك الطاقة لكل طن من الأسمنت، وخفض تكاليف الطاقة.
تحسين مستوى الإدارة، وتعزيز كفاءة الإنتاج، وخفض التكاليف المتغيرة
تمديد دورة حياة الاستثمار الثابت، وتخفيف التكلفة الثابتة للطن من الأسمنت
تحسين جودة المنتجات لكسب ثقة السوق
خفض انبعاثات غازات الدفيئة، وحماية سلامة الأفراد والبيئة، والوفاء بالمسؤولية الاجتماعية للشركات.
يمكننا مساعدتك في تحقيق أهدافك.
بصفتها مزودًا محترفًا للمنتجات الذكية في مجال التحكم بالمحركات، تجمع شركة بوشوان للتكنولوجيا بين خبراتها في التصنيع الذكي، وتوزيع الطاقة والأتمتة، والتحكم في العمليات، وإدارة كفاءة الطاقة، لتقديم حلول شاملة عالية الجودة لمستخدمي قطاع الأسمنت.

لا تكتفي بتلبية احتياجات الإنتاج الخاصة بك وحل مشكلات الهندسة والصيانة بشكل مثالي فحسب، بل تُكسب إنتاجك جناحي التحول إلى الأتمتة والرقمنة، مما يجعل مصنعك أكثر صحةً وذكاءً وكفاءةً. وبذلك، يمكنك توجيه المزيد من الجهد نحو مجالات عملك الأساسية وتحقيق أهدافك بسلاسة.
 

> 150 توجد صناعة الأسمنت في أكثر من 150 دولة.
الأول عالميًا بلغ إنتاج الصين من الأسمنت في عام 2018 ما مقداره 2.184 مليار طن، ليحتل المرتبة الأولى عالميًا، ويمثّل أكثر من 60% من الإنتاج العالمي؛ أي ما يعادل 33.5 ضعف الإنتاج الذي بلغ 65.24 مليون طن في عام 1978!
المسار التقني لمنظومة الأسمنت وخطط التحديث لها

1) مقدمة عن عملية إنتاج الأسمنت
تتم عملية تصنيع الأسمنت بشكل رئيسي عبر عدة مراحل مهمة، هي: التكسير والتخزين والتجانس المسبق، الطحن، تجانس وتخزين المواد الخام الأولية، التحميص، وطحن الأسمنت. أما طريقة الطحن، فتتم باستخدام آلة طحن ذات أسطوانة معدنية كبيرة الحجم مزوّدة بحماية داخلية معدنية قوية، وتُملأ هذه الأسطوانة بعدد كبير من الكرات الفولاذية على شكل كرات. ونظرًا لدوران آلة الطحن، تقوم هذه الكرات الفولاذية بسحق المواد الخام إلى جزيئات صغيرة تُعرف بالمواد الخام الأولية.

الحرق هو عملية يتم فيها، بعد التجانس، نقل المادة الخام عبر نظام من أنابيب دوّارة يُعرف باسم المُسخّن المسبق، حيث تخضع تدريجيًا لمعالجة حرارية تصل درجة حرارتها إلى 900℃، ثم تدخل إلى الفرن الدوار الذي يقوم بتحميص المادة. يبلغ طول جسم الفرن من 50 إلى 150 مترًا، ويكون على شكل أسطوانة طويلة قطرها من 3 إلى 50 مترًا، وتُغطى جدرانه الداخلية ببلاطات مقاومة للحرارة. تؤدي حركة دوران الفرن ومحركه الزاوي إلى توجيه المادة نحو المخرج، مع ارتفاع درجة الحرارة حتى تصل إلى 1400℃. ونظرًا لأن هذه العملية تتم داخل الفرن، فإن المادة الخام تتحول إلى مادة صلبة ذات حبيبات صغيرة تُعرف بالكلنكر. يُعد الكلنكر المكوّن الرئيسي للأسمنت، وهو ما يحدد جودة المنتج النهائي. ويُعد الأسمنت، كمنتج نهائي، مسحوقًا ناعمًا للغاية، ويجب أن يلبي هذا المسحوق متطلبات خلط الكلنكر والجبس وبعض المواد الطبيعية والاصطناعية (مثل الرماد البركاني). تشبه آلات طحن الأسمنت آلات طحن المادة الخام، إذ يتم التحكم في خلط المواد ومراقبته بشكل دقيق ومستمر. وتتوقف نوعية الأسمنت وأهم خصائصه، مثل قوة تحمل الضغط، على التركيب الكيميائي للكلنكر، ومدة الطحن، وإضافة أو عدم إضافة المضافات المختلفة. يُظهر الرسم التوضيحي المرفق مخطط العملية.
 

2) خطة التحديث
(1) حالة تشغيل المروحة
تتمثل طريقة ضبط مروحة الأفران ذات الضغط المنخفض العادية في استخدام فتحة التحكم في التدفق الهوائي، بينما تُضبط مروحة روتورس عن طريق التحكم في التصريف أو إعادة التدوير؛ أما مروحة الطرد المركزي، فتُضبط من خلال التحكم في صمامات الدخول الهوائي. أثناء التشغيل العادي، يكون مستوى فتح الصمامات حوالي 70% إلى 90%، مما يعني أن جزءًا من كمية الهواء يُهدر دون فائدة. عند تصميم نظام النفخ، يتم أخذ أقصى متطلبات التدفق الهوائي (أقصى حالة تشغيل بالإضافة إلى الاحتياطية) بعين الاعتبار، وكذلك حالات التشغيل الخاصة بمروحة النفخ نفسها (أي يتم الأخذ بعين الاعتبار أقصى كمية تدفق هوائي للمحرك الواحد). لكن في الاستخدام الفعلي، كثيرًا ما تحتاج المروحة إلى التعديل وفقًا للظروف التشغيلية الفعلية. والطريقة التقليدية للتعديل تعتمد على استخدام فتحات التحكم، وهي طريقة تزيد من فقدان التدفق في نظام التزويد بالهواء، كما تؤدي إلى حدوث تيار ابتدائي عالي عند تشغيل المروحة، إضافةً إلى أن عملية التعديل في النظام ذاتها تكون متقطعة وبطيئة، مما يحدّ من قدرتها على تقليل الفاقد، ويؤدي ذلك كله إلى تشغيل النظام في حالة تذبذبية. أما بإضافة جهاز موفر للطاقة إلى مروحة التدفق، فيمكن حل هذه المشاكل بشكل نهائي، مما يتيح تشغيل النظام بحالة سلسة ومستقرة، مع إمكانية استرداد الاستثمار عبر تقنيات التحكم في التردد وترشيد الطاقة.

(2) من التجارب العامة لاستخدام المراوح، نعلم أنه في حالة التشغيل بالتردد الصناعي (AC 380 فولت/50 هرتز)، تتراوح حمولة المروحة التي تُضبط كمية الهواء فيها بواسطة صمامات التحكم (صمامات الهواء) بين 15% و100%. وكلما انخفضت الحمولة، زادت خسائر التدفق عبر صمامات التحكم، وبالتالي انخفضت كفاءة المروحة. أما عند الانتقال إلى طريقة الضبط بتردد متغير، فإن خسائر التدفق عبر صمامات التحكم تكاد تنعدم. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام جهاز التحكم بتردد متغير مع طريقة التشغيل الناعم يمنع ظهور تيار تشغيل عالي، مما يسهم في رفع معامل الأمان لنظام الطاقة في المصانع ذات السعة الكهربائية المحدودة.

(3) نظام تزويد الهواء المُعدَّل بمحوِّل التردد هو نظام يُضاف إليه دارة محوِّل تردد جديدة تعمل بالتوازي مع الدارة الأصلية، مع الاحتفاظ بالنظام الأصلي لتزويد الهواء، مما يشكّل نظام تحكم قابل للتحويل بين دائرتين. ويتم تركيب جهاز ضبط سرعة محوِّل التردد في الجزء العلوي من الفرن، بحيث يتم ضبط كمية الهواء المستخدمة أثناء التكليس عن طريق تعديل سرعة المحرك (المروحة). مميزاته:

تأثير توفير الطاقة جيد. نظرًا لأن استهلاك المحرك للطاقة يتناسب طرديًا مع مكعب سرعة دوران المحرك، فإن بعد التحديث، يمكن للمحرك أن يعمل معظم الوقت في نطاق 35-43 هرتز لتلبية متطلبات تدفق الهواء، مما يؤدي إلى معدل توفير طاقة يزيد عن 25%.
تتميز بخاصية التشغيل اللين، مما يقلل من شدة الحمل ويطيل عمر الجهاز، كما أن تيار بدء التشغيل صغير، ما يرفع من درجة أمان استهلاك الكهرباء ويقلل من سعة الشبكة الكهربائية.
دقة ضبط تدفق الهواء دقيقة وسريعة ومريحة؛

 

نظام فرز الأسمنت
تعتمد طريقة العمل على ضبط سرعة جهاز فصل الغبار ومروحة فصل الغبار وفقًا لدرجة الأسمنت المنتج، مما يسمح باختيار منتجات أسمنتية بدرجات نعومة مختلفة. في أجهزة فصل الغبار القديمة، كان يتوجب تعديل عدد وزاوية شفرات المروحة، وبعد إجراء تجارب مقارنة، تم تحقيق درجة النعومة المطلوبة للفصل. أما نظام فصل الغبار الجديد، فينقسم إلى قسمين: جهاز فصل الغبار ومروحة فصل الغبار. ويتم ضبط سرعة جهاز فصل الغبار بواسطة محرك متغير السرعة (محرك كهرومغناطيسي مع خاصية التحكم بالفروق)، بينما يتم تنظيم كمية الهواء في مروحة فصل الغبار عن طريق تعديل زاوية لوحة التحكم في التدفق الهوائي. يعاني كلا النظامين من عيوب تتمثل في تعقيد عملية التشغيل، وانخفاض دقة الضبط، وإهدار الطاقة الكهربائية. خاصةً أن محركات الفروق تتسم بكثرة استهلاكها للطاقة، كما أن بيئة تصنيع الأسمنت شديدة الغبار، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل الأعطال وصعوبة الصيانة والتصليح. بعد إجراء التحديث باستخدام تقنيات تحويل التردد، أصبح بالإمكان ضبط المحركات في كل من النظامين القديم والجديد على سرعة محددة واحدة، مما يتيح اختيار الجزيئات ذات النعومة المطلوبة دون الحاجة إلى تعديل مستمر. وبذلك، يتم توفير الطاقة الكهربائية، بالإضافة إلى تحقيق إنتاج آلي ومستمر. وقد أدى ذلك إلى تحسين كفاءة العمل وتقليل جهد العمال، مع تحقيق فوائد شاملة واضحة، كما يوضح التحليل التالي لمصنع أسمنت بعد التحديث في الجدول 2.
 

نظام تفريغ الفرن الآلي
لتحقيق التوازن بين عمليات التغذية والتهوية وإفراغ المواد خلال عملية تكليس الأسمنت، تُستخدم عادةً محركات الفرق السرعة (محركات التحكم الكهرومغناطيسي في السرعة) كمصدر للطاقة لجهاز الإفراغ من النوع الطاقي الدوار. إلا أن هذه المحركات لا تلبي متطلبات مستوى الحماية المطلوبة في مواقع إنتاج الأسمنت، كما أنها تستهلك طاقة أعلى بنحو 20% مقارنةً بالمحركات غير المتزامنة عند نفس سرعة الخرج. وعند خفض السرعة، تصبح كفاءة محركات الفرق السرعة أدنى بكثير، وتزيد استهلاكها للطاقة مقارنةً بالمحركات غير المتزامنة. لذلك، فإن استخدام نظام التحكم بترددات المتغير بدلاً من نظام التحكم بفرق السرعة قد تجاوز هذه العيوب، إذ تفوق أداء التحكم في السرعة للمحركات ذات الترددات المتغيرة بكثير أداء محركات التحكم بفرق السرعة، مما يحقق توفيرًا كبيرًا في الطاقة ويقلل أيضًا من تكاليف الصيانة بشكل ملحوظ. وقد أصبح هذا النظام شائعًا الآن في القطاع، حيث تم تحويل عمليات الإفراغ إلى نظام التحكم بترددات المتغير في شركات مثل شركة الأسمنت المحدودة. وتظهر نتائج التوفير في الطاقة في الجدول 3.
 

نظام تكوين الكرة
 

تُعدّ عملية تشكيل الكرات من المواد الخام إحدى العمليات الرئيسية التي تؤثر على جودة تكليس الكلنكر الأسمنتي، حيث تؤثر نسبة الماء إلى المواد بشكل مباشر على جودة تشكيل الكرات. وبعد استخدام محول التردد، يصبح بالإمكان ضبط سرعة مضخة التحضير للكرات بشكل تدريجي عن طريق متابعة كمية المواد الخام المقدمة، مما يتيح تحقيق نظام تحكم داخلي كامل الأتمتة. ويؤدي استقرار مزيج الماء والمواد إلى تحسين جودة تشكيل الكرات ورفع مستوى جودة تكليس الأسمنت بشكل كبير.

نظام تغذية موحد للمواد الخام
بعد تجهيز هذا النظام بمحوّل تردد، سيتم استخدام محوّل تردد لضبط سرعة محركات التغذية في جميع فتحات التغذية بشكل تدريجي، مما يضمن تغذية متناسبة ويعزز تأثير التجانس.

أجهزة أخرى
بعد التحليل والمقارنة، يمكن لآلات التجفيف، ومراوح التجفيف، والكسارات، ومحركات التحكم في السرعة ذات الفارق الانزلاقي وغيرها، أن تحقق معدل توفير طاقة يزيد عن 20% بعد إجراء تعديلات باستخدام تقنيات التردد المتغير.
إن تطبيق تقنية تحويل التردد في صناعة الأسمنت لا يُسهم فقط في توفير الطاقة وتقليل حجم أعمال الصيانة والدعم، مما يؤدي إلى خفض تكاليف إنتاج الأسمنت، بل يُساعد أيضًا على استقرار العمليات وتحسين جودة الأسمنت. إن استخدام تقنية تحويل التردد في المعدات الميكانيكية والكهربائية وخطوط الإنتاج بمختلف القطاعات بات ضرورة حتمية لتطوير إنتاج الشركات. تدرك المزيد من الشركات بشكل متزايد الميزة التنافسية التي تحققها لها تطبيق تقنية تحويل التردد، فتقوم بتحديث معداتها التقليدية باستخدام هذه التقنية، مما يعزز من نمو شركاتها. إذ يؤدي ذلك إلى رفع كفاءة المعدات وتلبية متطلبات عمليات الإنتاج، وبالتالي يقلل بشكل كبير من تكاليف صيانة المعدات وعمليات الإصلاح، كما يخفض من فترات التوقف عن العمل، ويحقق فوائد اقتصادية مباشرة وغير مباشرة واضحة جدًا.
عادةً ما يمكن استرداد الاستثمار الأولي في المعدات بالكامل خلال فترة إنتاج تتراوح بين 9 و16 شهرًا.
3) تطبيق خط إنتاج الأسمنت بالطريقة الجافة الجديدة
في خطوط إنتاج الأسمنت بالطريقة الجافة الجديدة، عند استخدام محولات التردد أو أجهزة توفير الطاقة للمحركات بشكل مباشر، يتم اتخاذ تدابير لترشيد استهلاك الطاقة وخفض النفقات منذ اللحظة الأولى، وتكون النتائج واضحة جدًا.

وفق التقديرات المتشددة، مع معدل توفير طاقة يبلغ 25٪ وإنتاج سنوي لمدة 300 يوم، وتشغيل 24 ساعة يوميًا، فإن توفير الطاقة والحد من فواتير الكهرباء سيكون كما يلي (مع افتراض التشغيل العادي بطاقة مقدرة تبلغ 80٪):
توفير الطاقة: 1559 × 80% × 25% × 24 = 7483 (كيلوواط ساعة)/يوم
7483 × 30 = 224,496 (كيلوواط ساعة)/شهر
224,486 (كيلوواط ساعة) في الشهر × 10 أشهر (300 يوم) = 2,244,860 (كيلوواط ساعة) في السنة
إذا تم احتساب تكلفة الكيلوواط ساعة بـ 0.50 يوان، فإن الوفر السنوي في فاتورة الكهرباء سيكون: 2,244,860 × 0.5 = 1,122,430 يوان، أي أن الوفر السنوي في فاتورة الكهرباء يبلغ 1.1 مليون يوان.
تُعدّ صناعة الأسمنت من الصناعات ذات الاستهلاك العالي للطاقة والتلوث الكبير والقيمة المضافة المنخفضة. نحن نمتلك حلولاً وافرة في مجال التصنيع الذكي، والتي يمكن أن تساعدكم على تحقيق التحول الحديث، وتعزيز قدرتكم التنافسية بشكل كبير، وتحقيق التنمية المستدامة!