تتمثل العوامل الرئيسية لتحسين كفاءة الطاقة في محرقة الجثث في تحسين عملية الاحتراق، والتحكم في تدفقات الهواء، وتنظيم درجة حرارة الفرن، واستعادة الحرارة من الدخان، وتحديث المعدات الكهربائية. وتسمح هذه الإجراءات بتقليل استهلاك الطاقة، وخفض تكاليف التشغيل، والحد من الأثر البيئي لعملية الحرق.
لخص هذه المقالة بـ :
في ظل ارتفاع تكلفة الطاقة والأهداف المتعلقة بخفض انبعاثات الكربون التي حددتها العديد من الهيئات المحلية، أصبحت مسألة استهلاك الطاقة في أفران الحرق موضوعًا استراتيجيًا لكل من مشغلي محارق الجثث ومصنعي المعدات.
لطالما ركزت الجهود بشكل أساسي على الامتثال للوائح التنظيمية وخفض الانبعاثات الجوية. أما اليوم، فقد أصبحت الأولوية اقتصادية أيضًا. فخفض استهلاك الغاز الطبيعي أو الوقود أو الكهرباء لا يقتصر على خفض تكاليف التشغيل فحسب، بل يساهم أيضًافي تحسين الأداء البيئي الإجمالي للموقع.
لا يزال العديد من العاملين في هذا القطاع يعتقدون أن الحل الوحيد يكمن في استبدال أفران الحرق الخاصة بهم بالكامل أو الاستثمار في محرقة جثث كهربائية. ومع ذلك، هناك العديد من الحلول التقنية التي تتيح بالفعل تحقيق مكاسب كبيرة في المنشآت القائمة. فالتحكم الأفضل في عملية الاحتراق، والتوجيه الأكثر دقة للمعدات المساعدة، والتحكم الحراري المُحسَّن، أو حتى استعادة الحرارة، كلها عوامل يمكن أن تسهم في خفض استهلاك الطاقة على المدى الطويل مع تحسين استقرار العملية في الوقت نفسه.
إذن، كيف يمكن تقليل استهلاك الطاقة في فرن الحرق مع الحد من تأثيره على البيئة في الوقت نفسه؟ فيما يلي خمسة أساليب تقنية فعالة بشكل خاص يجب أخذها في الاعتبار.
تُعد تقنيات القياس باستخدام مجس الزركونيوم مناسبة بشكل خاص لهذا النوع من التطبيقات. فهي توفر قياسًا سريعًا وموثوقًا لمستوى الأكسجين مباشرةً في غازات الاحتراق. وبالاقتران مع وحدة تحكم مخصصة، تتيح هذه التقنيات تحسين أداء الفرن وتقليل الاستهلاك غير الضروري.
يوفر تحليل الغازات مستوى إضافيًا من الفهم لكيفية عمل الفرن من الناحية الطاقية. ويتيح رصد أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والأكسجين تحديد الانحرافات في الأداء، وتحسين ضبط الفرن، وفهم سلوكه الطاقي بشكل أفضل.
يُستخدم هذا النهج على نطاق واسع في الصناعة لتحسين كفاءة الطاقة في عمليات الاحتراق. وفي قطاع خدمات الجنازات، يتيح هذا النهج تقليل استهلاك الغاز الطبيعي أو الوقود مع تحسين استقرار دورات الحرق.
وتتبع أنظمة الحرق الحديثة بالفعل هذا المنطق. فبعض الأفران تستخدم أجهزة تحليل الأكسجين المصنوعة من الزركون وأنظمة أتمتة قادرة على ضبط معلمات الاحتراق باستمرار من أجل الحفاظ على ظروف التشغيل المثلى. وبذلك تُحافظ على الغازات في ظروف محكومة من حيث درجة الحرارة ومستوى الأكسجين لضمان احتراق كامل.
وبالإضافة إلى توفير الطاقة، يساهم هذا التحسين أيضًا في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين، مما يحسّن الأثر البيئي لعملية الحرق.
السعر العام
2567,00 €الخصومات متاحة، يُرجى الاتصال بنا
طلب عرض أسعارعندما يتعلق الأمر باستهلاك الطاقة في محرقة الجثث، غالبًا ما ينصب الاهتمام على الموقد أو الوقود المستخدم. ومع ذلك، فإن جزءًا كبيرًا من الطاقة المستهلكة يأتي أيضًا من المعدات المساعدة.
تعملمراوح الاحتراق، ومراوح شفط الدخان، ومضخات الدوران، وأنظمة التبريد، ومعدات معالجة الدخان أحيانًا لعدة ساعات في اليوم. وعندما تعمل هذه المعدات بسرعة ثابتة، فإنها غالبًا ما تستهلك طاقة أكثر من اللازم.
يتمثل مبدأ محركات السرعة المتغيرة في تكييف سرعة المحرك باستمرار مع الاحتياجات الفعلية للعملية. فبدلاً من العمل بشكل دائم بأقصى طاقة، تقوم المراوح أو المضخات بضبط سرعتها تلقائيًا وفقًا للاحتياجات.
يُعد هذا النهج مناسبًا بشكل خاص في أفران الحرق، حيث تتغير الاحتياجات باستمرار خلال الدورة. فمراحل التسخين المسبق، والاحتراق النشط، والتبريد لا تتطلب نفس معدلات تدفق الهواء ولا نفس قدرات الشفط.
قد تكون الوفورات التي يمكن تحقيقها كبيرة. ففي بعض التطبيقات الصناعية، يُعد تعديل سرعة المراوح والمضخات أحد أكثر عوامل كفاءة الطاقة ربحية.
تستخدم الأفران الحديثة بالفعل هذا النهج للتحكم بدقة في أنظمة الاحتراق والسحب. وتسمح المراوح المزودة بمحركات ذات سرعة متغيرة، على وجه الخصوص،بضبط تدفقات الهواء وظروف الضغط السلبي اللازمة للتشغيل السليم للعملية.
إلى جانب خفض فاتورة الكهرباء، تعمل محركات التردد المتغير أيضًا على تحسين استقرار العملية. حيث يتم الحد من التقلبات الحادة في التدفق، وتقل الضغوط الميكانيكية، ويمكن إطالة العمر التشغيلي للمعدات.
بالنسبة للمشغلين الراغبين في تحديث فرن قائم، غالبًا ما يمثل تركيب محركات التردد المتغير حلاً سهل التنفيذ نسبيًا ويحقق عائدًا سريعًا على الاستثمار.
يُعد التحكم في درجة الحرارة عنصراً أساسياً في تشغيل فرن الحرق.
عادةً ما يؤدي التسخين غير المستقر إلى عدة عواقب سلبية: الاستهلاك المفرط للوقود، وإطالة مدة الدورات التشغيلية، والتآكل المبكر للمعدات، وصعوبة الحفاظ على ظروف احتراق مثالية.
الهدف من نظام التحكم الحراري الفعال هو الحفاظ على درجة الحرارة أقرب ما يمكن من القيمة المحددة، مع تجنب ارتفاع درجة الحرارة دون داعٍ. فكل درجة إضافية تمثل استهلاكًا إضافيًا للطاقة لا يؤدي بالضرورة إلى تحقيق مكاسب في العملية.
تتيح أجهزة التحكم في درجة الحرارة الحديثة ضبط الطاقة المزودة للموقد أو عناصر التسخين بدقة بالغة. وبفضل الخوارزميات المتطورة، فإنها تتنبأ بالتغيرات الحرارية وتحد من تقلبات درجة الحرارة.
تُوفر هذه الأنظمة، عند ربطها بواجهة تفاعل الإنسان والآلة (HMI)، رؤية شاملة لتشغيل الفرن. ويمكن للمشغلين مراقبة درجات الحرارة، والاطلاع على السجلات التاريخية، وتحليل الانحرافات، وتعديل المعلمات عند الضرورة.
تلعب هذه القدرة على المراقبة دورًا أساسيًا فيتحسين كفاءة استخدام الطاقة. وتتيح البيانات التي يتم جمعها فهمًا أفضل لسلوك العملية وتحديد فرص التحسين.
كما يمكن لأنظمة التحكم المتطورة إدارة تسلسلات التسخين تلقائيًّا. فهي تقوم بتعديل المعلمات وفقًا لظروف التشغيل وتحقق الاستخدام الأمثل للطاقة طوال الدورة.
في بعض الأفران الحديثة، يستخدم جهاز التحكم الآلي بيانات درجة الحرارة والأكسجين والاحتراق لتوجيه العملية تلقائيًّا والحفاظ على الأداء الأمثل.
يساهم هذا النهج في خفض استهلاك الطاقة مع تحسين قابلية تكرار عمليات الحرق وموثوقية المنشأة بشكل عام.
أفضل طاقة هي غالبًا تلك التي لا نستهلكها.
في أفران الحرق، يُفقد جزء كبير من الطاقة المُنتجة في شكل حرارة. ويُعد الحد من هذه الفاقد وسيلة مباشرة لتحسين الأداء في مجال كفاءة الطاقة.
تلعب جودة العزل دورًا رئيسيًّا في هذا الصدد. فالمواد المقاومة للحرارة والمواد العازلة المستخدمة في بناء الفرن تؤثر بشكل مباشر على فقدان الحرارة.
تستخدم أحدث الأجهزة مواد ذات أداء حراري عالٍ قادرة على الاحتفاظ بكمية أكبر من السعرات الحرارية داخل هيكل الفرن. وتسمح هذه القصور الحراري، على وجه الخصوص، بتقليل الطاقة اللازمة عند إعادة التشغيل وأثناء مراحل التسخين المسبق.
تشير بعض التصاميم المتطورة إلى إمكانية الاحتفاظ بنحو 70٪ من السعرات الحرارية المتبقية حتى عملية التسخين التمهيدي في اليوم التالي ، وذلك بفضل الجمع بين مواد مقاومة للحرارة عالية الأداء وعوازل حرارية مخصصة.
تساهم هذه الطاقة المخزنة في خفض الاستهلاك الإجمالي للوقود وتحسين كفاءة الفرن من حيث استهلاك الطاقة.
يُعد استرداد الحرارة عاملاً ثانياً ذا أهمية خاصة. تخرج غازات الاحتراق من الفرن بدرجات حرارة عالية. وقبل معالجتها، يجب تبريدها لتمكين أنظمة الترشيح من العمل.
يمكن أن تشكل هذه المرحلة فرصة في مجال الطاقة. وبفضل المبادلات الحرارية، يمكن استرداد جزء من هذه الحرارة والاستفادة منها في تدفئة المباني، أو إنتاج الماء الساخن، أو غير ذلك من الاستخدامات الداخلية.
يتماشى هذا النهج تمامًا مع استراتيجيات خفض الانبعاثات الكربونية التي تنفذها حاليًا العديد من الهيئات المحلية. وهو يتيحتحسين الكفاءة الطاقية الإجمالية للموقع دون تغيير عملية الحرق نفسها.
في بعض المشاريع، يساهم استرداد الحرارة أيضًا في تحسين البصمة الكربونية للمحرقة من خلال تقليل احتياجات المبنى من الطاقة.
إن إزالة الكربون من قطاع خدمات الجنازات تؤدي بطبيعة الحال إلى الاهتمام بمحارق الجثث الكهربائية.
تحظى هذه التكنولوجيا باهتمام متزايد في العديد من البلدان التي أصبحت أهدافها المتعلقة بخفض انبعاثات الكربون أكثر طموحًا. وتتيح كهربة الأفران، على وجه الخصوص، التخلص من الاعتماد على الوقود الأحفوري عندما تأتي الكهرباء المستخدمة من مزيج طاقة منخفض الكربون.
ومع ذلك، فإن أداء الفرن الكهربائي يعتمد إلى حد كبير على جودة نظام التحكم فيه.
على عكس بعض المعتقدات الشائعة، فإن استبدال الغاز بالكهرباء لا يضمن تلقائيًا انخفاضًا في استهلاك الطاقة. ولا تزال دقة التحكم الحراري أمرًا أساسيًا.
تلعب وحدات تنظيم الطاقة التي تعمل بتقنية IGBT دورًا محوريًا في هذا المجال. فهي تتيح التحكم الدقيق في المقاومات الكهربائية وتكييف الطاقة المزودة مع الاحتياجات الفعلية للعملية.
يعمل هذا التحكم الدقيق على تحسين الاستقرار الحراري، والحد من ارتفاع درجة الحرارة، وتحسين كفاءة استخدام الطاقة. كما تتميز منظمات IGBT بميزة تقليل الاضطرابات الكهربائية والتوافقيات التي قد تؤثر على جودة الإمداد بالطاقة.
بالنسبة لمصنعي أفران الحرق، تفتح هذه التقنيات الطريق أمام تصميمات أكثر بساطة وأعلى كفاءة. أما بالنسبة للمشغلين، فهي تمثل حلاً واعداً في إطار استراتيجية الانتقال الطاقي على المدى الطويل.
حتى في الحالات التي لا يُخطط فيها للانتقال إلى السيارات الكهربائية على المدى القصير، تتيح هذه التقنيات بالفعل الاستعداد للتطورات المستقبلية في هذا القطاع والاستباق للمتطلبات المتزايدة في مجال الحياد الكربوني.
تعد تحسين عملية الاحتراق، ومحركات السرعة المتغيرة، والتنظيم الحراري الدقيق، واستعادة الحرارة من العوامل الرئيسية.
من الناحية العملية، تُعد مراوح هواء الاحتراق ومراوح شفط الدخان من أكبر مستهلكي الكهرباء: فعند تزويدها بمحول تردد، يمكنها تحقيق وفورات في الطاقة تتراوح بين 15 و40٪ مقارنة بالتشغيل بسرعة ثابتة.
يعمل التحكم الحراري الذي يتم تشغيله بواسطة منظم PID ذاتي التكيف على أتمتة إدارة درجة الحرارة في العمليات الصناعية، ويتيح توفير استهلاك الطاقة من خلال القضاء على تقلبات درجة الحرارة. كما يساهم ذلك في تجنب الاستهلاك الزائد الناجم عن تجاوز القيم المحددة.
نعم. تستهلك عملية الحرق حوالي 900 كيلوواط/ساعة لكل دورة، وهو ما يعادل الاستهلاك الشهري لأسرة فرنسية متوسطة. وعلى مدار السنة، يعادل ذلك استهلاكاً يتراوح بين 475 000 و1 140 000 كيلوواط/ساعة.
على سبيل المقارنة، تستغرق عملية الحرق عادةً ما بين ساعة ونصف وساعتين عند درجة حرارة تتراوح بين 850 و1000 درجة مئوية. وفي فرنسا، تواصل نسبة الحرق ارتفاعها بنحو 1% سنويًّا، مما يجعل كفاءة هذه المعدات في استخدام الطاقة قضية جماعية متزايدة الأهمية.
كشفت دراسة نشرتها منظمة «OuiAct» في أكتوبر 2024 أن عملية الحرق تنتج في المتوسط 649 كجم من ثاني أكسيد الكربون، منها 23% ناتجة مباشرة عن الطاقة المستهلكة في عملية الاحتراق بالغاز الطبيعي. ولذلك، فإن تحسين عملية الاحتراق، والحد من الفاقد الحراري، واستعادة الحرارة من الدخان، هي الإجراءات الأكثر فعالية في هذا المجال.
من الناحية الهيكلية، يُعد الانتقال إلى التدفئة الكهربائية المقترنة بمصادر الطاقة الخالية من الكربون المسار الأكثر واعدةً: تقدم شركة «فوجي إلكتريك» أجهزة تنظيم الطاقة المصممة خصيصًا لكهربة الأفران الصناعية، مما يتيح التحكم الدقيق في قوة التسخين وتحقيق وفورات كبيرة في البصمة الكربونية.
نعم، وهناك أمثلة ملموسة على ذلك منذ عدة سنوات. يمكن استرداد جزء من الحرارة عن طريق إضافة مبادل حراري في دائرة مغلقة، مما يسمح بتدفئة مباني محرقة الجثث. أما بالنسبة للاسترداد الكامل، فيمكن ربط المبادل بدائرة التدفئة الحضرية. وتشمل الاستخدامات المحتملة تدفئة مباني محرقة الجثث، وتزويد شبكات التدفئة الحضرية، أو حتى التطبيقات الصناعية والزراعية (الدفيئات).
في ستوكهولم، يُستخدم محرّق الجثث في راكستا كمصدر إضافي للحرارة لتزويد شبكات التدفئة في المدينة.
وفي فرنسا، تستخدم العديد من محارق الجثث هذا المبدأ بالفعل لتدفئة كنائسها ومبانيها، مما يقلل بالتالي من إجمالي استهلاكها للطاقة.
نعم، وقد بدأ هذا التحول بالفعل في العديد من البلدان. يتيح التدفئة الكهربائية التخلص من الغاز الأحفوري، المسؤول عن غالبية الانبعاثات المباشرة الناتجة عن العملية. ومن بين منظمات الطاقة IGBT، مثل سلسلة PWM-APR من شركة فوجي إلكتريك — التي تستخدم IGBT كعناصر تبديل مع نظام تعديل عرض النبضة (PWM) للحصول على جهد خرج جيبي — تضمن تحكمًا دقيقًا للغاية في الطاقة الموردة إلى المقاومات الحرارية، مما يحسن الدقة الحرارية ويقلل من التقلبات في الاستهلاك.
أما أجهزة التحكم SCR من شركة فوجي إلكتريك، فتتميز بكفاءة تصل إلى 99,8٪ وتُظهر أداءً متميزًا في إدارة التدفق الكهربائي إلى أنظمة التسخين في الأفران الصناعية ومعدات المعالجة الحرارية. وبالاقتران مع الكهرباء الخالية من الكربون، تتيح هذه التقنيات إمكانية إنشاء محارق جثث ذات بصمة كربونية منخفضة للغاية، بما يتماشى مع أهداف الحياد المناخي لعام 2050.
أنطونين لو ماي
متخصص في البيئة والتكنولوجيات الصناعية
