مقدمة عن هيكل المرجل
مرجل الفحم المسحوق هو جهاز مرجل يستخدم الفحم المسحوق كوقود. يتميز بسرعة الاحتراق، والاكتمال، والسعة الكبيرة، والكفاءة العالية، وقابلية التكيف مع أنواع الفحم المختلفة، وسهولة التحكم والضبط.
تتمثل خصائص احتراق الفحم المسحوق في دخول الوقود إلى غرفة الاحتراق مع الهواء، واحتراقه في حالة التعليق. يتم طحن الفحم مسبقًا إلى مسحوق ناعم جدًا، مما يزيد بشكل كبير من مساحة سطح التلامس مع الهواء، مما يعزز الاحتراق. كما أن درجة حرارة الفرن في مرجل الفحم المسحوق أعلى، لذلك، باستثناء الفحم ذي النوعية الرديئة، يمكن حرق جميع أنواع الفحم بكفاءة في مرجل الفحم المسحوق، ويكون الاحتراق أكثر اكتمالًا، كما أن كفاءة الاحتراق أعلى، حوالي 88٪ - 93٪. يمكن أن يحقق الأتمتة والتشغيل الآلي الكامل. يعتبر احتراق الفحم المسحوق طريقة احتراق لمعظم المراجل الكبيرة التي تعمل بالفحم.
تتكون معدات احتراق الفحم المسحوق بشكل أساسي من فرن، وحاقن، وجهاز إشعال. يتم نقل الفحم المسحوق بواسطة تيار هواء أولي عبر الحاقن إلى الفرن، ويتم إدخال تيار هواء ثانوي إلى الفرن عبر قناة هواء ثانوية حلقية أو فتحة هواء ثانوية في الحاقن.
بعد دخول خليط الفحم المسحوق والهواء إلى الفرن، فإنه يمر عبر عمليات التسخين المسبق، والتجفيف، وتحليل المواد المتطايرة، ويبدأ الاشتعال والاحتراق على مسافة معينة من مخرج الحاقن. أما الرماد الناتج عن احتراق الفحم المسحوق، فإن جزءًا صغيرًا منه يتكون من جسيمات خشنة تشكل خبثًا، ويسقط في صندوق الرماد البارد، ويبرد ليصبح خبثًا صلبًا، ويتم إزالته بشكل دوري أو مستمر؛ أما الجزء الأكبر من الجسيمات الدقيقة من الرماد، فيتم حمله بواسطة غازات العادم، وعادة ما يطلق على هذا الجزء من الرماد اسم الرماد الطائر.
وقت بقاء الفحم المسحوق في الفرن قصير جدًا، حوالي 1-2 ثانية فقط. لضمان احتراق الفحم المسحوق تمامًا في هذا الوقت القصير، يجب تعزيز الاحتراق، وتوفير كمية مناسبة من تيار الهواء الأولي والثانوي، لتقليل مرحلة تحضير الاحتراق وخلق ظروف احتراق جيدة. يتمثل الدور الرئيسي لتيار الهواء الأولي في مرجل الفحم المسحوق في نقل الفحم المسحوق إلى الفرن وضمان اشتعال المواد المتطايرة واحتراقها. أما دور تيار الهواء الثانوي، فهو: أولًا، توفير كمية الهواء اللازمة؛ وثانيًا، ضمان خلط الفحم المسحوق والهواء بشكل متجانس، وضمان اكتمال احتراق الوقود.
1.1 مبدأ النظام  
يتضمن نظام مرجل الفحم المسحوق الصناعي بشكل أساسي نظام تخزين وتزويد الوقود، ونظام احتراق الفحم المسحوق، ونظام المرجل، ونظام التحكم والمراقبة الأوتوماتيكي الكامل، ونظام تنقية غازات العادم، ونظام الهواء المضغوط، ونظام الحماية بالغاز الخامل، ونظام زيت (غاز) الإشعال.
تقوم معدات تحضير الفحم المسحوق من هذا المشروع بإرسال الفحم المسحوق إلى خزان تخزين الفحم المسحوق النهائي، ويتم إرساله عبر جهاز قياس الفحم المسحوق وخطوط خلط الفحم والهواء إلى حاقن الفحم المسحوق، ويتم حقنه في غرفة احتراق المرجل للاحتراق المعلق، وتقوم غازات العادم عالية الحرارة الناتجة عن احتراق الفحم المسحوق في الفرن بإكمال التبادل الحراري الإشعاعي والحمل الحراري، ثم تدخل مباشرة إلى جهاز إزالة الغبار من أكياس الغبار في الجزء الخلفي وجهاز إزالة الكبريت من غازات العادم، وبعد التنقية الكاملة، يتم طردها بواسطة مروحة السحب عبر المدخنة إلى الغلاف الجوي، ويتم إخراج الرماد المتجمع في جهاز إزالة الغبار عبر نظام جمع مغلق، ويمكن إعادة استخدامه. يتم التحكم في تشغيل العملية بأكملها تلقائيًا بواسطة الكمبيوتر.
1.2 شكل هيكل المرجل وترتيبه العام
هذا المرجل هو مرجل بخار أفقي ذو أسطوانة واحدة وغرفة احتراق فضفاضة. يتكون الفرن من جدار أمامي، وجدارين جانبيين (أيسر وأيمن)، وجدار خلفي من الجدران المبطنة، والجدران المبطنة حول مجرى الدخان، ويتم ترتيب حزم الأنابيب المتدفقة داخل مجرى الدخان. يتم ترتيب سطح التسخين للسخان فوق حزم الأنابيب المتدفقة. جميع أسطح التسخين في جسم المرجل هي أنابيب صاعدة، وتشكل دائرة دوران طبيعية مع أنبوبين نازلين مركزيين بقطر 325 × 18 مم. تضمن البنية الجدارية المبطنة إحكام إغلاق المرجل، وتضمن احتراق الوقود بشكل مستقر وآمن وعالي الكفاءة. يتم ترتيب ثلاثة مستويات من المسخنات في سطح التسخين الخلفي، وهي مسخنات أنبوبية فولاذية.
يتم تركيب حاقن الفحم المسحوق في الجزء العلوي من الجدار الأمامي للفرن، ويتم تبادل الحرارة الإشعاعية بين اللهب عالي الحرارة من أعلى إلى أسفل مع الفرن، ثم يدخل غاز العادم عالي الحرارة من فتحة خروج الدخان في الجزء السفلي من الجدار الخلفي للفرن إلى الجزء السفلي من مجرى الدخان المتدفق، ويتدفق غاز العادم عالي الحرارة من أسفل إلى أعلى عبر مجرى الدخان المتدفق ويقوم بتبادل الحرارة المتدفقة، ثم يخرج من فتحة خروج الدخان في الجزء العلوي من مجرى الدخان المتدفق إلى المرجل ويدخل مجرى الدخان الخلفي، ويقوم بتبادل الحرارة الكامل مع سطح التسخين الخلفي - المسخن، ثم يتم طرده. وفقًا لتدفق غاز العادم، فإن مجرى الدخان المتدفق من أسفل إلى أعلى هو نافذة الدخان المتدفقة من مخرج الفرن، وحزم الأنابيب المتدفقة.
يتم توفير منفذ حاقن في الجزء العلوي من الجدار الأمامي، ويتم توفير باب مانع للانفجار من النوع الجاذبي على الجانب من الجدار الأمامي. مساحة التصريف الإجمالية لباب مانع للانفجار كبيرة لمنع الأضرار التي قد تلحق بالمرجل في حالة التشغيل غير الطبيعي بسبب الانفجار.
من أجل تسهيل مراقبة حالة احتراق الفحم المسحوق، يتم ترتيب ثلاثة فتحات مراقبة على الجدار الجانبي للفرن، من أعلى إلى أسفل، على طول خط مركز اللهب.
من أجل قياس درجة حرارة غاز العادم عند مخرج الفرن والضغط السلبي عند مخرج الفرن، يتم ترتيب نقاط قياس درجة حرارة غاز العادم عند مخرج الفرن والضغط السلبي للفرن في موقع مخرج الفرن وفي الجزء العلوي من الفرن، على التوالي.
يتبنى جدار الفرن ولوح الحماية هيكل جدار فرن خفيف الوزن، وكلها مصنوعة من ألواح ألياف السيليكات الألومينية، ويتم تثبيت ألواح ألياف السيليكات الألومينية بشبكة سلكية. عند درجة حرارة بيئية تبلغ 25 درجة مئوية، تكون درجة حرارة سطح جدار فرن الفرن 40 درجة مئوية.
يتم ترتيب منصات وسلالم في المواقع التي تحتاج إلى فحص وصيانة واختبار المرجل، مما يسهل التشغيل.
1.3 تدفق غاز العادم
يتم ترتيب حاقن الفحم المسحوق في الجزء العلوي من المرجل، ويتم خلط الفحم المسحوق والهواء في غرفة الاحتراق المسبق خارج الفرن، وبعد الاحتراق، يتم حقنه في الفرن، وعند الوصول إلى النهاية، يتم حرقه وتحويله، وتتدفق غازات العادم عالية الحرارة الناتجة بالتتابع عبر السخان، وحزم الأنابيب المتدفقة، والمسخن، لإكمال عملية نقل الحرارة.
تشمل أسطح التسخين الرئيسية للمرجل: سطح التسخين الإشعاعي للفرن، وسطح التسخين للسخان، وسطح التسخين لحزم الأنابيب المتدفقة، وسطح التسخين للمسخن.