أنجزت مؤخراً شركة شنيانغ لتصميم معاهد الألومنيوم والمغنيسيوم المحدودة، التابعة لمجموعة تشونغالو الدولية والمطورة ذاتياً، التطبيق الواسع النطاق لحزمة تقنيات التزامن الزمني والحرارة والتحكم الذكي في أفران التكليس فائقة الحجم للألومينا، لتنضم بذلك التقنية ككل إلى الصفوف المتقدمة عالمياً، وتتغلب على عنق الزجاجة التقني الذي ظل قائماً طويلاً في منظومة الهندسة الحرارية لأفران التكليس.

يُعدّ فرن التكليس حجر الزاوية في إنتاج الألومينا، إذ يستأثر استهلاكه الحراري بثلث إجمالي الاستهلاك الحراري للإنتاج. وقال تشو فنغلو، رئيس الفريق القيادي للمشروع: "إن أفران التكليس العائمة الغازية السائدة في القطاع تعاني قِصَر مدة بقاء المواد في درجات الحرارة المرتفعة، وعدم كفاية كفاءة التبادل الحراري بين الغاز والصلب، كما تعتمد المنظومة اعتماداً كبيراً على التحكم بالخبرة البشرية، في حين ظلت البحوث السابقة محلياً ودولياً محصورة في معظمها في الحلقات المساندة كاسترداد الحرارة المهدرة في المراحل اللاحقة".

ولمعالجة أوجه القصور هذه، عمل الفريق على محاور ثلاثة بشكل متكامل: فعلى صعيد العملية، ابتكر عملية تكليس جديدة منخفضة الحرارة تعتمد على التخزين المؤقت لإطالة الزمن، بما يطيل مدة بقاء المواد في التفاعل عند درجات الحرارة المرتفعة؛ وعلى صعيد المعدات، ابتكر تقنية تعزيز الكتلة والحرارة بالانفصال الإعصاري عبر التوجيه والتشتيت بين الغاز والصلب، وطوّر فواصل إعصارية أحادية فائقة المواصفات، طُبّقت ضمن فرن تكليس عائم غازي بطاقة 6000 طن يومياً، وهو الأكبر عالمياً من حيث الطاقة الإنتاجية للوحدة الواحدة؛ وعلى صعيد التحكم الذكي، أنشأ منظومة تعاون رباعية الأبعاد تقوم على "النمذجة الصندوقية الرمادية — التغذية الاستباقية التنبؤية — التنفيذ المرن — القيود القاعدية"، بحيث تُضبط تقلبات درجة حرارة الفرن الرئيسي ضمن حدود ±2%، ودقة التحكم في محتوى الأكسجين عند ±1.6%.

وفي الوقت الراهن، طُبّقت هذه الحزمة التقنية في عدد من كبريات شركات الألومينا المحلية، حيث يمكن خفض الاستهلاك الحراري لمنظومة إنتاج الألومينا إلى 2.7 غيغاجول/طن.