تأثيرات توفير الطاقة الناتجة عن احتراق الأكسجين النقي في إنتاج الألياف الزجاجية المستخدمة في الإلكترونيات

1. خصائص تقنية الاحتراق بالأكسجين النقي

بجودة إلكترونيةإنتاج الألياف الزجاجيةتعتمد تقنية الاحتراق بالأكسجين النقي على استخدام الأكسجين بنسبة نقاء لا تقل عن 90% كمؤكسد، ممزوجًا بنسب محددة مع أنواع الوقود مثل الغاز الطبيعي أو غاز البترول المسال (LPG) للاحتراق. تُظهر الأبحاث التي أُجريت على احتراق الأكسجين النقي في أفران خزانات الألياف الزجاجية أنه مقابل كل زيادة بنسبة 1% في تركيز الأكسجين في المؤكسد، ترتفع درجة حرارة لهب احتراق الغاز الطبيعي بمقدار 70 درجة مئوية، وتتحسن كفاءة نقل الحرارة بنسبة 12%، ويصبح معدل الاحتراق في الأكسجين النقي أسرع بمقدار 10.7 مرة من معدله في الهواء. بالمقارنة مع الاحتراق التقليدي بالهواء، يوفر احتراق الأكسجين النقي مزايا عديدة، مثل ارتفاع درجة حرارة اللهب، وسرعة نقل الحرارة، وتحسين كفاءة الاحتراق، وتقليل انبعاثات العادم، مما يُبرز أداءه الاستثنائي في توفير الطاقة والحفاظ على البيئة. لا تُحسّن هذه التقنية جودة المنتج وكفاءة الإنتاج فحسب، بل تُقلل أيضًا بشكل كبير من استهلاك الطاقة والتلوث البيئي، مما يجعلها عاملًا أساسيًا في تمكين التصنيع الأخضر.

في الإنتاج العملي، يُنقل الغاز الطبيعي والأكسجين إلى ورشة فرن الخزان بعد استيفاء متطلبات عملية محددة. وبعد الترشيح وتنظيم الضغط، يُوزعان على الشعلات على جانبي الفرن وفقًا لاحتياجات عملية الاحتراق. داخل الشعلات، تختلط الغازات وتحترق احتراقًا كاملًا. يرتبط معدل تدفق الغاز بنقاط التحكم في درجة الحرارة في حيز اللهب بالفرن. عند تقلب درجات الحرارة، تقوم صمامات التحكم الدقيقة في التدفق بضبط إمداد الغاز لكل شعلة تلقائيًا، مع تنظيم تدفق الأكسجين بشكل متناسب لضمان الاحتراق الكامل. ولضمان إمداد غاز آمن ومستقر وسلامة الاحتراق، يجب أن يشتمل النظام على مكونات رئيسية مثل عدادات التدفق، وصمامات تنظيم الضغط، وصمامات الإغلاق السريع، وصمامات التحكم الدقيقة في التدفق، وأجهزة إرسال المعلمات.

2. تحسين كفاءة الاحتراق وتقليل استهلاك الطاقة

يعتمد الاحتراق التقليدي بالهواء على نسبة الأكسجين البالغة 21% الموجودة في الهواء، بينما يتفاعل النيتروجين المتبقي (78%) مع الأكسجين عند درجات حرارة عالية، مُنتجًا أكاسيد نيتروجين ضارة (مثل NO وNO₂) ومُهدرًا للحرارة. في المقابل، يُقلل الاحتراق بالأكسجين النقي من نسبة النيتروجين، مما يُخفض بشكل كبير حجم غازات الاحتراق وانبعاثات الجسيمات وفقدان الحرارة من العادم. يُتيح تركيز الأكسجين الأعلى احتراقًا أكثر اكتمالًا للوقود، مما ينتج عنه لهب أغمق (انبعاثية أعلى)، وانتشار أسرع للهب، ودرجات حرارة أعلى، وانتقال حراري إشعاعي مُحسّن إلى الزجاج المنصهر. بالتالي، يُحسّن الاحتراق بالأكسجين النقي كفاءة استهلاك الوقود بشكل ملحوظ، ويُسرّع معدلات صهر الزجاج، ويُقلل من استهلاك الوقود، ويُخفض تكاليف الطاقة.

3. تحسين جودة المنتج

بجودة إلكترونيةإنتاج الألياف الزجاجيةيوفر احتراق الأكسجين النقي بيئة مستقرة ومتجانسة ذات درجة حرارة عالية لعمليات الصهر والتشكيل، مما يُحسّن جودة ألياف الزجاج وتجانسها. ويؤدي انخفاض حجم غازات الاحتراق إلى تحويل بؤرة اللهب الساخنة في الفرن نحو منفذ التغذية، مما يُسرّع ذوبان المواد الخام. كما أن طول موجة اللهب الناتج عن احتراق الأكسجين النقي أقرب إلى الضوء الأزرق، مما يوفر اختراقًا أفضل للزجاج المستخدم في الإلكترونيات. ويؤدي ذلك إلى تقليل تدرج درجة الحرارة على طول عمق الخزان، مما يُحسّن معدلات الصهر، ويعزز نقاء الزجاج المصهور وتجانسه، وبالتالي يزيد من الإنتاج وجودة المنتج.

4. انخفاض انبعاثات الملوثات

من خلال استبدال الهواء الغني بالنيتروجين بالأكسجين النقي تقريبًا، يحقق احتراق الأكسجين النقي احتراقًا أكثر اكتمالًا، مما يقلل بشكل كبير من الانبعاثات الضارة مثل أول أكسيد الكربون (CO) وأكاسيد النيتروجين (NOₓ). إضافةً إلى ذلك، تقل احتمالية تفاعل الشوائب، مثل الكبريت الموجود في الوقود، مع النيتروجين في البيئات الغنية بالأكسجين، مما يحدّ من توليد الملوثات. تُقلل هذه التقنية انبعاثات الجسيمات بنسبة 80% تقريبًا، وانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) بنسبة 30% تقريبًا. إن تشجيع احتراق الأكسجين النقي لا يُخفف من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري فحسب، بل يُقلل أيضًا من مخاطر الأمطار الحمضية والضباب الدخاني الكيميائي الضوئي، مما يُؤكد دوره الحاسم في حماية البيئة.

من خلال دمج تقنية احتراق الأكسجين النقي، فإن الدرجة الإلكترونيةصناعة الألياف الزجاجيةيحقق ذلك وفورات كبيرة في الطاقة، وجودة منتجات أعلى، وتقليل التأثير البيئي، بما يتماشى مع أهداف الاستدامة العالمية.