استفاده از ورق استیل 4841 در کوره سازی
- 30/11/1400 17/8/1401
فهرست موضوعات
مقدمه
کوره صنعتی که به عنوان بخاری مستقیم نیز شناخته می‌شود، وسیله‌ای است که برای تامین گرمای یک فرآیند صنعتی در دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد استفاده می‌شود. آنها برای تامین گرمای مورد نیاز یک فرآیند یا به عنوان یک راکتور، مورد استفاده قرار می‌گیرند. تفاوت بین کوره‌های مختلف، در عملکرد، کاربرد گرمایش، نوع سوخت، روش ورود هوای احتراق و نوع ورق استیل نسوز مورد استفاده می‌باشد. با آنکه ورق استیل 4841 بیشترین کاربرد را در تولید کوره‌های صنعتی دارد ولی با توجه به قیمت ورق استیل نسوز مورد استفاده در آن، با قیمت‌های مختلف برای طیف وسیعی از کاربردها تولید می‌گردد.
گرما توسط یک کوره صنعتی با مخلوط کردن سوخت با هوا یا اکسیژن و یا به وسیله انرژی الکتریکی در درون محفظه احتراق ساخته شده از جنس ورق استیل نسوز نظیر ورق استیل 4841 تولید می‌شود. اینها مطابق کدها و استانداردهای بین‌المللی طراحی شده‌اند که رایج‌ترین آنها استاندارد ISO 13705 برای صنایع نفت و گاز طبیعی و بخاری‌های آتش‌زا و استاندارد 560 موسسه نفت آمریکا (API) برای خدمات پالایشگاهی عمومی است. انواع کوره‌های صنعتی شامل کوره‌های دسته‌ای، کوره‌های خلاء و کوره‌های خورشیدی می‌باشد. طراحان با توجه به قیمت ورق استیل نسوز مورد استفاده، در حال تولید کوره‌های صنعتی با کیفیت متناسب با کاربردهای مختلف مانند واکنش‌های شیمیایی، سوزاندن مواد زائد، پالایش نفت و شیشه‌گری می‌باشند.
عملکرد کوره‌های صنعتی
در کوره‌های صنعتی، سوخت به داخل مشعل جریان می‌یابد و با هوای تامین شده از دمنده هوا سوزانده می‌شود. در برخی از کوره‌های خاص، بیش از یک مشعل وجود دارد که در سلول‌هایی قرار گرفته و مجموعه خاصی از لوله‌ها را گرم می‌کنند. مشعل‌ها نیز بسته به طراحی می‌توانند به صورت زمینی، دیواری یا سقفی نصب شوند. شعله‌های خارج شده از مشعل، لوله‌ها را گرم کرده و باعث می‌گردد سیّال درون اوّلین قسمت کوره را که به عنوان بخش تابشی یا جعبه آتش شناخته می‌شود، گرم کند. در این محفظه که احتراق صورت می‌گیرد، گرما عمدتاً توسط تشعشع به لوله‌های درون محفظه منتقل می‌شود. سیّالی که قرار است گرم شود از لوله‌ها عبور کرده و بنابراین تا دمای مورد نظر گرم می‌شود. گازهای حاصل از احتراق به عنوان گاز دودکش شناخته می‌شوند. کوره‌های صنعتی شامل یک بخش همرفت هستند که از طریق برگشت گاز دودکش گرمای بیشتری قبل از تخلیه گاز، بازیابی می‌گردد.
اجزاء کوره‌های صنعتی
- بخش تابشی
بخش تابشی جایی است که لوله‌ها تقریباً تمام گرمای خود را از طریق تابش شعله دریافت می‌کنند. در یک کوره عمودی و استوانه‌ای، نحوه قرارگیری لوله‌ها به صورت عمودی است. به طور کل لوله‌های کوره‌های صنعتی به صورت عمودی یا افقی می‌باشند و در امتداد دیوار نسوز قرار می‌گیرند و یا در سلول‌ها چیده می‌شوند. لوله‌ها از عایق فاصله دارند، بنابراین تشعشع می‌تواند به پشت لوله‌ها نیز منعکس شود تا دمای دیواره لوله‌ها به طور یکنواخت حفظ شود.
- بخش همرفت
بخش همرفت در بالای بخش تابشی قرار دارد که برای بازیابی گرمای اضافی است. انتقال حرارت در اینجا به صورت همرفتی انجام می‌شود و برای افزایش انتقال حرارت، یک سری پره متوالی بر روی لوله‌ها نصب می‌شود. در سه ردیف اوّل لوله که در پایین بخش همرفت و در بالای بخش تابشی قرار دارد، منطقه‌ای از لوله‌های برهنه (بدون پره) است و به عنوان بخش محافظ (لوله‌های ضربه‌ای) شناخته می‌شوند. این لوله‌ها در معرض تشعشعات زیادی از شعله قرار می‌گیرند و همچنین برای محافظت از لوله‌های بخش همرفت عمل می‌کنند، زیرا معمولاً این لوله‌ها از جنس مواد با مقاومت دمایی کمتر هستند.
- دوده‌زداها
دوده‌زداها در بخش همرفت قرار دارند. از آنجایی که این بخش بالای بخش تابشی است و حرکت هوا به دلیل باله‌ها کندتر است، دوده‌ها و محصولات حاصل از احتراق تمایل به تجمع در این محل دارند. زدودن دوده معمولاً زمانی انجام می‌شود که راندمان بخش همرفت کاهش یابد. زمان مناسب عملیات را می‌توان با مشاهده تغییر دما در خروجی بخش همرفت تخمین زد. دوده‌زداها از سیّالات مختلف مانند آب، هوا یا بخار برای حذف رسوبات از لوله‌ها استفاده می‌کنند. این فرآیند معمولاً در حین تعمیر و نگهداری و با روشن بودن دمنده هوا انجام می‌شود.
- پشته گاز دودکش
پشته گاز دودکش یک ساختار استوانه‌ای در بالای تمام اتاق‌های انتقال حرارت است. دمپر پشته‌ای موجود در داخل کوره مانند یک شیر پروانه‌ای عمل می‌کند و کشش ( اختلاف فشار بین ورودی و خروجی هوا ) را در کوره تنظیم می‌کند، که همان چیزی است که گاز دودکش را از طریق بخش همرفت می‌کشد. دمپر پشته نیز گرمای از دست رفته از طریق پشته را تنظیم می‌نماید. با بسته شدن دمپر، مقدار گرمای خروجی از کوره از طریق پشته کاهش می‌یابد، اما فشار یا کشش در کوره افزایش می‌یابد که در صورت وجود نشت هوا در کوره، خطراتی را برای افرادی که در اطراف آن کار می‌کنند، به همراه دارد.
- عایق
عایق بخش مهمی از کوره است، زیرا با به حداقل رساندن خروج گرما از محفظه، کارایی را بهبود می‌بخشد. برای عایق‌کاری از مواد نسوز مانند آجر نسوز، نسوزهای ریخته‌گری و الیاف سرامیکی استفاده می‌شود. کف کوره معمولاً از نوع نسوز ریخته‌گری است، در حالیکه از فیبر سرامیکی معمولاً برای سقف و دیوار کوره استفاده می‌شود.
سیدرحیم کیاحسینی