I. Proje Arka Planı ve Üretim Hattı Özellikleri

Bu vaka çalışması, büyük ölçekli çelik yapı bileşenleri için tasarlanmış, çinko potası 13 metre uzunluğunda, 1,8 metre genişliğinde ve 3,5 metre derinliğinde olan sıcak daldırma galvanizleme üretim hattını kapsamaktadır. Bu boyutlar, 420 tonluk nominal çinko kapasitesine ve yaklaşık 18 tonluk maksimum saatlik üretime karşılık gelmekte olup, bu da hattı ağır hizmet tipi sürekli operasyon üretim hattı olarak sınıflandırmaktadır. Hat, doğrudan doğal gazla ateşleme için tasarlanmış ve önceki vakada Güney Amerika'ya yönelik 60Hz'lik projeden farklı bir temel oluşturan 380V/50Hz üç fazlı güç kaynağı için yapılandırılmıştır.

Tank sistemi, beton alt yapı ve cam elyaf takviyeli plastik (FRP) korozyon önleyici kaplama benimsemektedir. Çekirdek proses tankları – asitleme, durulama, akılaştırma, soğutma ve pasivasyon – 13 metre uzunluk, 1,8 metre genişlik ve 3 metre derinlikte birleşik dış boyutlara sahiptir, bu da çinko potasından 0,5 metrelik bir derinlik farkı oluşturur ve bu fark vinç seyahat yolu planlamasında dikkate alınmalıdır.

II. Isıtma Sistemi ve Gaz Besleme Parametreleri

Isıtma enerji kaynağı boru hattı doğal gazdır; gerekli ısıl değer 8.400 ila 8.600 x 4,18 kJ/m³ aralığında olmalı, giriş basıncı 100 ila 200 kPa arasında tutulmalı ve gaz düğüm basıncı 90 ila 80 kPa arasında kontrol edilmelidir. Yanma bölümü, her biri yaklaşık 70 m³/saat anlık gaz tüketimine sahip altı adet yüksek hızlı darbe brülörü, TJ300 modeli ile donatılmıştır, bu da toplam anlık tüketimi 420 m³/saat'e çıkarmaktadır. Gaz besleme boru hattı, sürekli üretim sırasında kesintisiz beslemeyi sağlamak üzere, biri hizmette ve biri yedekte olmak üzere çift ana giriş konfigürasyonunu benimsemektedir.

Fırın, mikro pozitif basınçlı yanma modu altında çalışır. Tam yük üretimde, tasarım gaz tüketiminin ton iş parçası başına yaklaşık 12,5 metreküp olduğu tahmin edilmektedir. Sıcaklık kontrolü, termokupllar aracılığıyla alınan ve büyük bir ekranda görüntülenen 3 aşamalı PID düzenleme döngüsünü kullanır. Hedef kontrol aralığı 438 ila 450°C'dir ve sistem, ayarlanan değerden sapmaya göre brülör çıkışını otomatik olarak ayarlar. Alev algılama ultraviyole sensörler kullanır ve ateşleme sistemi hem otomatik hem de manuel yüksek-düşük çift modu destekler.

III. Tank Yapı Malzemeleri ve Korozyon Önleyici Yaklaşım

Önceki vakada kullanılan çelik yapı-çelik levha yapısının aksine, bu üretim hattı ön işlem ve son işlem bölümleri için beton tanklar ve FRP korozyon önleyici kaplamalar kullanır. Asitleme, durulama, akılaştırma, soğutma ve pasivasyon için toplam altı tank, 13 metre uzunluk, 1,8 metre genişlik ve 3 metre derinlikte birleşik dış boyutlara sahiptir. Beton tank yapısı alıcının sorumluluğundadır ve satıcı yalnızca FRP kaplama kurulumunu sağlar. Bu iş bölümü, alıcının mevcut tank çukurlarına sahip olduğu veya ağır hizmet tipi sabit tank konfigürasyonlarını tercih ettiği senaryolar için uygundur.

Asitleme bölümü üç kapalı asitleme tankından oluşur. Tank başına daldırma süresi, normal pas koşullarında yaklaşık 6 dakikadır ve yüzey durumuna bağlı olarak ağır paslanmış iş parçaları için 30 dakikaya kadar uzatılabilir. Asitleme odası, negatif basınç altında çalışır, negatif basınç ayar noktası 5 ila 10 Pa'dır – açık günlerde 5 Pa ve atmosferik basınç değişimlerini telafi etmek için yağmurlu günlerde 10 Pa'ya ayarlanır. Değişken frekanslı fan, ayarlanan basınca ulaşıldığında frekansı otomatik olarak azaltır. Asit buharının atölyeye yayılmasını önlemek için malzeme yükleme ve boşaltma için yer raylı arabalar kullanılır.

Bir adet akılaştırma tankı bulunmaktadır; çalışma sıcaklığı 50 ila 70°C arasında tutulmakta ve pH yaklaşık 5'te kontrol edilmektedir. Otomatik bir demir giderme cihazı, demir iyonu konsantrasyonunu 1 mg/L içinde sınırlar ve filtrelenmiş çamur çamur kurutma fırınına gönderilir. Soğutma ve pasivasyon bölümleri her biri bir tanktan oluşur ve pasivasyon işlemi kromsuzdur.

IV. Asit Buharı ve Çinko Dumanı Arıtma Sistemi Konfigürasyonu

Kapalı asitleme odası 17.150 mm uzunluğunda, 15.000 mm genişliğinde ve 6.350 mm yüksekliğindedir; dış çelik yapı 17.150 mm x 15.600 mm x 8.450 mm ölçülerindedir. Asit buharı önce bir seyreltme aşamasından geçer – seyreltme suyu aynı zamanda taze asit hazırlamak için de kullanılır, alkali tüketimini azaltır – ve ardından asit buharı emme nötralizasyon kulesine girer. Kule, 45 kW'lık değişken frekanslı indüklenmiş çekiş fanı tarafından tahrik edilir ve nötralizasyon verimliliğini gerçek zamanlı olarak izlemek için hem giriş hem de çıkışta pH algılama probları bulunur.

Çinko dumanı arıtımı, iki bağımsız toplama mantığı kullanır. Biri, dumanın doğal yükselme eğilimini kullanarak toplama yapan çinko potasının üzerine monte edilmiş mobil bir kapak hood'udur. Diğeri ise potanın her iki tarafında çift taraflı emiş yakalama sistemidir. Her iki yaklaşım da değişken frekanslı kontrol kullanır – iş parçaları potaya indirilmeden 2 ila 3 dakika önce 50 Hz'de başlar, ardından güç tüketimini en aza indirmek için galvanizleme dışı dönemlerde 10 Hz'e düşer.

Yakalanan çinko dumanları, partikül giderme için bir torba filtreden, ardından bir su perdesi kokusuzlaştırma aşamasından geçer ve son olarak 160 kW'lık değişken frekanslı indüklenmiş çekiş fanı tarafından boşaltılır. Toz toplayıcı, yüksek hızlı üfleme sırasında duracak ve filtre torbalarının etkili bir şekilde temizlenmesini sağlamak için düşük hızda çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

V. Kademeli Atık Isı Kullanım Sistemi (Çekirdek Teknoloji Modülü)

Bu üretim hattı için atık ısı kullanım şeması, altı aşamayı kapsayan önceki vakadan daha kapsamlıdır. Baca gazı sıcaklıkları, fırın çıkışında yaklaşık 500°C'den ortam koşullarına yakın değerlere kadar giderek azalır.

Aşama 1: Akılaştırma sıvısı ısıtma. Baca gazı fırından yaklaşık 500°C'de çıkar ve dolaşan suyu yaklaşık 90°C'ye ısıtmak için paslanmaz çelik bir ısı değiştiriciden geçer. Bu sıcak su daha sonra akılaştırma tankının içindeki titanyum alaşımlı bir ısı değiştirme bobinine gönderilir ve akılaştırma sıvısını proses ayar noktası olan 50 ila 70°C'ye yükseltir. Titanyum alaşımı, akı çözeltisindeki çinko klorür ve amonyum klorürün aşındırıcı doğası nedeniyle zorunlu bir malzeme seçimidir.

Aşama 2: İş parçası kurutma. Birinci aşama ısı değişiminden sonra, baca gazı 14 metre uzunluğunda, 5 metre genişliğinde ve 3 metre derinliğinde olan kurutma çukuruna girer. Baca gazı bir ısı değiştiriciden geçer ve yüksek sıcaklıktaki bir üfleyici, hızlı ve homojen kurutma için iş parçası yüzeyine sıcak hava üfler. Kurutma etkisi, çukur yapısının kendisinden yayılan ısı ile konvektif sıcak hava akışını birleştirir.

Aşama 3: Yanma havası ön ısıtma (patentli). Baca gazı yaklaşık 200°C'ye kadar soğumaya devam ederken, brülörlerin ihtiyaç duyduğu yanma havasını ortam sıcaklığından 50 ila 150°C'ye ön ısıtan yanma havası ısı değiştiricisine girer. Bu ön ısıtılmış yanma havası fırına verildiğinde teorik yanma sıcaklığını artırır. Tasarım, galvanizli parçaların tonu başına yaklaşık 2 ila 3 m³ gaz tasarrufu tahmin etmektedir – gerçek tasarruf, saha özel işletme koşullarına bağlıdır.

Aşama 4: Çamur kurutma (patentli). Yanma havası ısı değiştiricisinin baca gazı kanalının üzerine, 6.000 mm uzunluğunda, 750 mm genişliğinde ve 375 mm yüksekliğinde 316L paslanmaz çelik bir çamur kurutma tankı monte edilmiştir. Yaklaşık %80 nem içeriğine sahip filtre pres çamurunu yaklaşık %10'a kadar kurutmak için yaklaşık 150 ila 200°C'deki baca gazını kullanır, bu da şantiye dışı bertaraf ağırlığını önemli ölçüde azaltır.

Aşama 5: Pot kenarı atık ısı geri kazanımı (patentli). Çinko potası kenar sıcaklığı yaklaşık 200°C'ye ulaşır. Pot kenarı boyunca yerleştirilmiş paslanmaz çelik çift katmanlı bir bobin, banyo, asit ön ısıtma veya atölye ısıtması için dolaşan suyu ısıtır.

Aşama 6: Baca gazı atölye ısıtması. Son boşaltmadan önceki kalan düşük dereceli atık ısı, yanma koruma önlemleri uygulanarak çelik borular aracılığıyla doğrudan atölyeye salınır.

Ek olarak, soğutma bölümünden gelen sıcak su, asitleme tankındaki soğuk asit ile ısı değiştirme boruları aracılığıyla dolaştırılır, aynı anda soğutma suyu sıcaklığı düşürülür ve asit sıvısı ön ısıtılır – bu, soğutma kulesi yatırım gereksinimlerini azaltan çift amaçlı bir tasarımdır.

VI. Kaldırma Lojistiği ve Çevrimiçi Tartım

İş parçası kaldırma, 5 ton artı 5 ton çift vinç konfigürasyonunu kullanır. Bu spesifikasyonda dört set vinç, asitleme alanına monte edilmiş olup, kapalı odanın dışındaki çatıya monte edilmiştir ve kablosuz uzaktan kumanda ile çalıştırılmak üzere odaya uzanan kancalara sahiptir. İş parçaları, bir kaldırma çerçevesi kullanılarak büyük raflara manuel olarak takılır, sabit bir yüksekliğe kaldırılır, ardından yer raylı arabayla asitleme odasına taşınır, burada üst vinçler bunları tank istasyonları arasında sırayla işler.

Bu üretim hattı, hem asitlemeden önceki ham iş parçası ağırlığını hem de galvanizlemeden sonraki bitmiş ağırlığı okuyan bir çevrimiçi tartım sistemi ile donatılmıştır. Farkı hesaplayarak, asitleme sırasındaki demir kaybını ve çinko kaplama ağırlık artışını izler, bu da gerçek zamanlı çinko tüketimi takibini ve proses ayarlamasını sağlar – önceki vakada bulunmayan bir özelliktir.

Lojistik çözümü, alıcı için iki otomasyon seçeneği sunar: uzaktan kumandalı bir portal elektrikli vinç veya PLC programlı kontrol için RGV arabalı bir halka raylı elektrikli vinç. Programlı kontrol yaklaşımı, operatörlerin bireysel deneyimlerine dayanarak daldırma süresini uzatmalarını önleyerek aşırı kalın çinko kaplamaları önlemek için daldırma süresini hassas bir şekilde kontrol eder.

VII. Elektrik Yük Dağılımı

Tüm üretim hattının toplam kurulu elektrik kapasitesi yaklaşık 530 kW'dır. Ana yükler aşağıdaki gibi dağıtılır: çinko dumanı indüklenmiş çekiş fanı 160 kW, asit buharı indüklenmiş çekiş fanı 45 kW, atık asit arıtma sistemi 80 kW, üst vinç motoru 15 kW, demir giderme ekipmanı 15 kW, hava kompresörü 7,5 kW, sprey pompaları toplam 26 kW (iki adet 7,5 kW'lık ünite ve bir adet 11 kW'lık ünite dahil), vinç motorları toplam 40 kW, soğutma kulesi 4 kW, aydınlatma 20 kW ve asansör istasyonu 22,5 kW. Gelecekteki genişleme için 30 kW'lık bir yedek ayrılmıştır.

VIII. Opsiyonel Modül: Atık Asit Yeniden Üretim Sistemi

Bu teklif, isteğe bağlı bir modül – sülfürik asit yer değiştirme yöntemini kullanan, günde 5 ila 10 tonluk tasarlanmış bir işleme kapasitesine sahip bir atık asit arıtma hattı – içermektedir. Atık asit, 120 g/L'den büyük demir iyonu konsantrasyonuna, 5 g/L'den az demir iyonu konsantrasyonuna ve %5'ten fazla serbest asit konsantrasyonuna sahip olmalıdır. Proses, demir klorürü çöktürmek için dondurma kristalizasyonu kullanır, bu daha sonra demir sülfat ve hidrojen klorür gazı üretmek için konsantre sülfürik asit ile reaksiyona sokulur. Hidrojen klorür gazı, yeniden üretilmiş hidroklorik asit olarak geri kazanılır ve asitleme bölümüne geri döndürülür, demir sülfat ise monohidrat demir sülfat şeklinde bir yan ürün olarak satılır.

Ekipmanın toplam güç değeri yaklaşık 200 kW'dır, güç tüketimi ise işlenen atık asit tonu başına yaklaşık 40 kWh'dir. Sistem yaklaşık 150 metrekarelik bir alan kaplar, ekipman yüksekliği 7 metredir ve 9 metrelik bir kurulum ve işletme boşluğu gerektirir. Proses spesifikasyonları, yeniden üretilmiş asidin %4'ten az demir kalıntısı içermesini ve %15 ila %22'lik bir yeniden üretilmiş asit konsantrasyonuna ulaşmasını gerektirir. Yan ürün demir sülfatın saflığı %90'ın üzerinde olmalı, titanyum 0,75%'in altında, arsenik 0,0002%'nin altında, kurşun 0,0001%'in altında, kadmiyum 0,0001%'in altında, cıva 0,00002%'nin altında, krom 0,001%'in altında, serbest asit %1'in altında ve çözünmeyen madde %0,5'in altında olmalıdır.