بررسی ساختار و نحوه کارکرد کوره صنعتی

هدف انواع کوره صنعتی ایجاد دمایی بالاتر از آنچه سیستم‌های گرمایشی باز تولید می‌کنند است. هم‌چنین راندمان کوره صنعتی به عنوان سیستم گرمایشی بسته، بالاتر از دیگر سیستم‌ها است. کوره‌های صنعتی عموماً با دمایی بالاتر از ۴۰۰ درجه‌ی سلسیوس کار می‌کنند.

کوره صنعتی برای تولید گرمای بالا و یا به عنوان رآکتور در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. طراحی کوره‌های صنعتی با توجه به کاربرد، دمایی که باید تولید کنند، نوع سوخت، و شیوه‌ی احتراق‌شان متفاوت است. گرمای تولید شده در کوره‌ی صنعتی با ترکیب سوخت و هوا یا اکسیژن و یا انرژی الکتریکی به دست می‌آید. گرمای باقی مانده به صورت دود از کوره خارج می‌شود.

نگاهی کلی به ساختار کوره صنعتی

ابتدا سوخت داخل مشعل، با هوای تامین شده از قسمت دمنده می‌سوزد. ممکن است کوره بیش از یک مشعل داشته باشد که این مشعل‌ها به صورت لوله در محفظه قرار می‌گیرند. هم‌چنین در برخی از طراحی‌های کوره‌های صنعتی، مشعل‌ها در کف، دیواره یا سقف کوره قرار داده می‌شوند. شعله‌ها لوله‌ها را گرم کرده و باعث گرم شدن سیال داخل اولین بخش کوره، یعنی بخش تابشی و یا آتشدان، می‌شوند. در این محفظه است که احتراق انجام می‌پذیرد و گرمای تابشی لوله‌های دور محفظه‌ی حریق را گرم می‌کنند.

سیال گرم از لوله‌ها عبورمی‌کند تا به درجه حرارت مورد نیاز برسد. بیشتر کوره‌های صنعتی دارای بخشی با عنوان انتقال گرما هستند که بعد از خروج دود از آتشدان و قبل ازآزاد شدن دود در فضای بیرون، گرمای دودکش را نیز انتقال می‌دهند.

قطعات و قسمت‌های تشکیل دهنده‌ی کوره صنعتی

بخش تابشی یا آتشدان

آتشدان بخشی از کوره صنعتی است که در آن، لوله‌ها از طریق تابش شعله‌ها داغ می‌شوند. در یک کوره‌ی عمودی سیلندری، لوله‌ها به صورت عمودی قرار می‌گیرند. ممکن است چیدمان لوله‌ها به صورت افقی یا عمودی، دور دیواره‌ی نسوز، در میانه‌ی محفظه، و یا به صورت‌های دیگر باشد. عایق‌ها توسط داربست روی دیواره‌ی کوره مستقر می‌شوند.

بخش انتقال حرارت

بخش انتقال حرارت، روی آتشدان، که قسمت خنک‌تری است تا گرمای باقی مانده را جذب کند، قرار دارد. فرآیند انتقال حرارت در این بخش انجام می‌پذیرد و لوله‌های پره‌دار فرایند انتقال گرما را افزایش می‌دهند. لوله‌های دوردیف پایینی بخش انتقال حرارت و لوله‌های دوردیف بالایی آتشدان، فاقد پره هستند و با نام پوشش محافظ نیز شناخته می‌شوند. دلیل این نام‌گذاری این است که این بخش درعین اینکه مقدار زیادی از حرارت تابشی آتشدان را دریافت می‌کند، از لوله‌های بخش انتقال حرارت که در مقابل دمای بالای آتشدان مقاومت کمی دارند، محافظت می‌کند. در کوره لوله‌ی رابطی وجود دارد که بخش انتقال حرارت را به آتشدان متصل می‌کند. نحوه‌ی لوله کشی این بخش بیرونی است تا بتوان دما و کارکرد بخش انتقال حرارت را از طریق آن کنترل و ارزیابی کرد. هم‌چنین روی کوره قطعه‌ای شیشه‌ای وجود دارد تا پرسنل بتوانند شکل شعله را از بالا تحت نظر داشته باشند.

کویل تابشی

کویل تابشی شامل لوله‌های عمودی و افقی خمیده است که از انتها به هم متصل هستند( با خمیدگی‌های ۱۸۰ درجه‌ای). کویل تابشی، حرارت تابشی را جذب می‌کند. این کویل‌ها با توجه به کاربردشان یک طرفه یا دو طرفه هستند. مواد سازنده ی کویل‌های تابشی متفاوت است. برای فرآیندهایی که به درجه حرارت پایین‌تری نیاز دارند از جنس فولاد کربن و برای فرآیندهایی که باید در حرارت بالا انجام پذیرند، از جنس فولاد آلیاژ استفاده می‌شود. این کویل‌ها توسط دیواره‌ها نگه داشته می‌شوند و یا از سقف بخش تابشی آویخته می‌شوند. جنس نگه دارنده‌ها از فولاد آلیاژ مقاوم است. در طراحی کویل‌های تابشی، احتمال خطر انفجار (در دماهای بالا) را در نظر گرفته و پیش‌بینی‌های لازم را جهت پیشگیری انجام می‌دهند.

مشعل

مشعل عمودی سیلندری را که در شکل بالا مشاهده می‌کنید، در کف کوره قرار گرفته و شعله‌اش رو به بالا می‌سوزد. در برخی از کوره‌های صنعتی، مانند کوره‌ی لوکوموتیو قطار، مشعل‌ها در قسمت کناری کوره جای داده می‌شوند. سفال مشعل در برابر حرارت زیاد مقاوم است و شعله را در برمی‌گیرد.

کوره‌ی صنعتی با یک شعله‌ی کوچک پیلوت روشن می‌شود. در برخی از کوره‌های مدل قدیم، کوره به صورت دستی روشن می‌شود. امروزه بیشتر کوره‌های صنعتی با یک ترانسفورماتور روشن می‌شوند (مانند شمع جرقه‌ی خودرو). سپس شعله‌ی پیلوت، شعله‌ی اصلی کوره را روشن می‌کند. شعله‌ی پیلوت با گاز طبیعی کار می کند اما شعله‌ی اصلی می‌تواند هم با دیزل و هم با گاز کار کند.

کک زدایی

در کوره‌های صنعتی، فرایند کک زدایی در بخش انتقال حرارت انجام می پذیرد. کک زدایی کوره‌های صنعتی، از لحاظ مراقبت و نگه‌داری عملی ضروری به شمار می‌آید. بخشی که عمل کک زدایی در آن انجام می‌شود، بالای بخش تابشی قرار دارد و حرکت هوا در آنجا کندتر است. بنابراین، دود ناشی از احتراق داخل کوره، در این قسمت انباشته می‌شود. عمل کک زدایی هنگامی انجام می‌شود که راندمان بخش انتقال حرارت کاهش پیدا کند. هم‌چنان که قبلا گفته شد، با کنترل و ارزیابی دمای لوله رابط می‌توان به راندمان کوره پی برد.

عمل کک زدایی با استفاده از یک ماده ساینده مانند آب، هوا یا بخار انجام می پذیرد. طی فرایند کک زدایی، مواد نشتی داخل لوله‌ها زدوده می‌شوند. چندین نوع متفاوت کک زدا وجود دارد. برای مثال کک زداهای دیواری روی جداره‌ی کوره نصب می‌شوند.

دودکش

دودکش یک سازه استوانه‌ای است که روی اتاقک‌های انتقال گرما قرار دارد. شکاف انتهای دودکش، دود کوره را جمع کرده و مستقیماً آن را به سوی هوای آزاد هدایت می‌کند.

عایق کشی

عایق کشی کوره‌ی صنعتی  امر بسیار مهمی است. چرا که با به حداقل رساندن اتلاف گرما از اتاقک احتراق ، راندمان کوره را افزایش می‌دهد. مواد نسوز مانند آجر نسوز، سرامیک و … برای عایق سازی کوره‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ستون‌ها

کوره‌های صنعتی روی ستون‌های بتنی قرار داده می‌شوند. بسته به اندازه‌ی کوره، تعداد ستونها از ۴ الی  ۲۴ ستون( برای کوره‌های بزرگ) متغیر است. شکل و طراحی ستون‌ها به نوع خاک و محل استقرار کوره و هم‌چنین نوع کوره بستگی دارد.

درب‌های کوره صنعتی

پیکره‌ی کوره دارای درب‌هایی در قسمت‌های مختلف است. این درب‌ها برای استفاده در زمانی است که کوره خاموش باشد. اندازه نرمال این درب‌ها ۴۰۰ در ۶۰۰  میلی متر است  که برای جابه‌جایی انسان و هم‌چنین نقل و انتقال مواد به داخل کوره کافی است. هنگامی‌که کوره در حال کار است این درب‌ها به صورت کامل بسته می‌شود.