chemblog
عضو جدید
بدنه یا چهارچوب اصلی کوره
جداره خارجی یا چهارچوب اصلی کوره ها توسط بدنه یا Casing مشخص می گردد. با توجه به اینکه بدنه یک کوره باید بتواند وزن اجزاء کوره را تحمل کرده و قابلیت انبساط و انقباض ایمن نیز داشته باشد، معمولاً جنس بدنه از ورقه های فولادی مقاوم در برابر تنش های حرارتی و خمش ساخته می شود. بدنه کوره باید طوری طراحی گردد که بتواند تجهیزات اضافی در سازه کوره مانند نردبان یا سکوها را نیز بخوبی نگه داری نماید.
برای اجتناب از نفوذ آب و هوا به داخل کوره، درزهای میان ورقه های بدنه را با جوشکاری کاملاً آب بندی می کنند. معمولاً ستون های اصلی و تیرهای کف کوره از جنس مواد آتش خوار که مقاومت مناسبی در برابر اشتعال و دماهای بالا دارند، ساخته می شوند.
سطوح بازتابنده یا عایق ها
سطح داخلی بدنه کوره از جنس فولاد می باشد. با توجه به قابلیت بالای انتقال حرارت ترکیبات فولادی، مقدار حرارت زیادی از طریق بدنه داخلی کوره به بدنه خارجی و نهایتاً به محیط انتقال می یابد و از این طریق اتلاف انرژی زیادی حاصل خواهد شد. برای جلوگیری از این امر و به منظور بالا بردن بازده حرارتی کوره ها، سطوح داخلی بدنه کوره را با عایق می پوشانند. عایق های کوره علاوه بر جلوگیری از داغ شدن جداره و نهایتاً اتلاف انرژی، وظایف دیگری نیز در کوره برعهده دارند. چون عایق های کوره در دماهای بالا از خود خاصیت تشعشعی نشان می دهند، از این رو انتقال حرارت تابشی از سوی دیواره داخلی کوره بیشتر می شود. این امر باعث می گردد علاوه بر بالاتر رفتن راندمان کوره، شار انتقال حرارت تابشی در کوره نیز از توزیع یکنواخت تری برخوردار شود. عموماً گازهای حاصل از احتراق حاوی ذرات جامد می باشند که این ذرات در دمای بالا، خاصیت سایندگی دارند. از اینرو در اثر عبور این ذرات از روی سطوح مختلف فلزی احتمال ساییده شدن بدنه کوره وجود دارد. از این رو یکی دیگر از وظایف عایق ها جلوگیری از ساییده شدن دیواره کوره ها می باشد.
عایق های مورد استفاده در کوره ها انواع مختلفی دارند. موادی چون سیمان نسوز، آجر نسوز، بازتابنده های قالبی یا نسوز ریختگی (refractory castable)، الیاف سرامیکی و غیره موادی هستند که به عنوان عایق در کورهها مورد استفاده قرار میگیرند، البته انتخاب عایق مناسب برای یک کوره به عوامل متعددیبستگیدارد. از جمله عوامل موثر بر انتخاب نوع عایق ها می توان به این موارد اشاره نمود:
حداکثر دمای کوره، میزان و تعداد شوک های حرارتی، ارتعاشات و تنش های مکانیکی، نوع ذرات ریز جامد موجود در گازهای حاصل از احتراق، ترکیبات نامعمول در گازهای حاصل از احتراق و لزوم مقاومت شیمیایی در برابر آن ها و نهایتاً قیمت تمام شده عایق.
مشعل ها
سوخت ها به روش های متنوعی مشتعل می شوند، با این وجود در حالت کلی باید سوخت مورد نظر با مقدار مناسبی از هوا به خوبی مخلوط شده و سپس مشتعل گردد. از مشخصات یک مشعل خوب می توان مواردی چون استفاده از سوخت های با ارزش های حرارتی متفاوت، کار در شرایط مختلفِ بار، حفظ شکل شعله و بهره برداری و کنترل آسان و بی خطر آن اشاره نمود. بسته به نوع سوخت یعنی گازی یا مایع، مشعل ها را در چند دسته می توان دسته بندی کرد.
الف- مشعلهای گاز سوز: مشعل های گازسوز را بر اساس نحوه اختلاط سوخت با هوا، می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
* مشعلهای بدون اختلاط قبلی یا burner gas raw
در این نوع مشعل ها، سوخت گازی بدون آن که در درون مشعل با هوا مخلوط شود، از نوک مشعل خارج و مشتعل می شود. با توجه به اینکه اختلاط هوا و سوخت در این نوع مشعل ها تنها در اتاق احتراق یا firebox صورت می گیرد، هوای اضافی باید در تمام محدوده احتمالی شعله در دسترس باشد؛ در نتیجه این مشعل ها به هوای اضافی بیشتری احتیاج دارند. معمولاً برای اختلاط بهتر هوا و سوخت، به جای یک سوراخ قطور برای خروجی سوخت گازی، از چندین سوراخ ریز در نوک مشعل استفاده می شود. در این نوع مشعل ها، شکل شعله بستگی مستقیم به شکل سوراخ های مشعل دارد، از اینرو عواملی چون دوده گرفتن سوراخ بر شکل شعله تأثیر نامطلوب می گذارد. از مزایای این نوع مشعل ها علاوه بر سادگی و ارزان بودن، به نسبت بالای حداکثر به حداقل توان حرارتی، فشار کم گاز و صدای کم می توان اشاره کرد
*مشعلهای با اختلاط اولیه یا burner inspiriting premix
در مشعل های با اختلاط قبلی، ابتدا گاز با مقداری از هوای مورد نیاز موسوم به هوای اولیه در داخل مشعل مخلوط شده و سپس در بیرون نازل های مشعل و در معرض هوای ثانویه مشتعل می شود. از اینرو در این نوع مشعل ها، کنترل میزان هوای اولیه از اهمیت بالایی برخوردار است و بر عملکرد مشعل تأثیر مستقیم دارد. معمولاً میزان هوای اولیه بین ۵۰ تا ۶۰% هوای تئوری از سوی سازندگان در نظر گرفته می شود که میتواند با مکش طبیعی یا اجباری تأمین شود.
در این مشعل ها با توجه به نحوه اختلاط هوا با سوخت، کنترل بهتری بر فرآیند احتراق وجود داشته و مقدار هوای اضافی کمتری مورد نیاز است، از اینرو راندمان حرارتی این مشعل ها بالاتر از مشعل های بدون اختلاط اولیه می باشد. عموماً این مشعل ها برای تولید توان های حرارتی بسیار بالا، مثلاً بیش از ۱۵MW به ازای هر مشعل، مناسب می باشند. از مزایای این مشعل ها می توان به کم بودن هوای اضافی مورد نیاز، طول کم و شکل تقریباً ثابت شعله و بار حرارتی بالا اشاره کرد. همچنین این مشعل ها کمتر تحت تأثیر تغییرات سرعت و جهت باد در خارج کوره قرار می گیرند. اما امکان پس زدن شعله در بار حرارتی کمتر از مقدار طراحی، امکان طولانی تر شدن و خفگی در بار حرارتی بیش از حد و امکان تولید CO در صورت کاهش هوای اولیه از معایب این نوع مشعل ها است.
ب- مشعلهای مایع سوز: عموماً سوخت های مایع ویسکوزتر از سوخت های گازی بوده و مولکول های درشت تری نیز دارند. از این رو، سوخت به خوبی با هوا مخلوط نشده و لذا احتراق سوخت های مایع نسبت به سوخت های گازی مشکل تر می باشد. دو روش عمده برای حل این مشکل عبارتست از:
* تا حد امکان سوخت های مایع را به ذرات ریزتر یا پودری شکل تبدیل شود. پودری کردن سوخت های مایع را اصطلاحاً اتمایز کردن سوخت می گویند.
* با گرم کردن سوخت های مایع ویسکوزیته آن ها کم می شود، در صورتی که بتوان این سوخت ها را تبخیر نمود، احتراق بهتری بدست خواهد آمد.
با توجه به اینکه عموماً مشعل های مایع سوز از نوع با اختلاط قبلی سوخت و هوا می باشند، برای پودر کردن این سوخت ها روش های مختلفی وجود دارد. در نوعی که به اتمایزر مکانیکی موسوم است، سوخت با فشار زیاد از طریق نازل هایی به بیرون پاشیده می شود، این کار سبب پودری شدن سوخت می شود، ایجاد فشار در سوخت ممکن است توسط هوای فشرده و یا بخار انجام شود. در صورتی که سوخت به ذرات ریز تبدیل نشود، علاوه برآن که به سختی می سوزد، سبب بروز مشکلات عملیاتی نیز خواهد شد. در اتاق احتراق و در نوک مشعل، سوخت مایع ابتدا باید تبخیر شده و سپس بسوزد. با توجه به دمای بالای اتاق احتراق، مولکول های سوخت مایع ممکن است قبل از تبخیر شکسته شده و عمل کراکینگ در فاز مایع رخ دهد. حاصل این شکست حرارتی، ذرات درشت دوده است که به سختی می سوزند و روی سطوح مختلف رسوب می کنند. تشکیل این ذرات دودهای شکل بر روی سطوح انتقال حرارتی کوره، ایجاد مشکل می نماید. برای اجتناب از این مشکل، باید شرایطی فراهم گردد تا سوخت قبل از کراکینگ شدن، تبخیر گردد. بهترین راه این است تا همزمان با اتمایزکردن سوخت، آن را گرم نیز بکنند. با این روش، نسبت سطح به حجم سوخت افزایش یافته و فرایند تبخیر نیز با سرعت بیشتری انجام می شود. در این حالت دوده بوجود آمده نیز دارای قطر کم بوده که به سادگی می سوزد. از این رو اتمایزکردن با بخار که هم سوخت را به ذرات ریز تبدیل می کند و هم آن را گرم کند، از بهترین روش ها می باشد.
ج- مشعلهای دوگانه سوز: در مواردی که نیاز به سوخت پشتیبان وجود داشته باشد، از مشعل های ترکیبی گاز- مایع که با هر دو سوخت گاز و مایع کار می کنند، وجود دارد. این مشعل ها در صورت نیاز می توانند هرکدام از سوخت های گاز یا مایع را بسوزاند.
رجیسترهای هوا یا Registers Air
رجیسترهای هوا دریچه هایی هستند که در مسیر هوای ورودی به مشعل ها قرار داده می شوند و بوسیله آن ها مقدار هوای ورودی به کوره و شعله مشعل را تنظیم می کنند. عموماً در زمان تنظیم احتراق مشعل ها در اولین راه اندازی، هوای اولیه (Air Primary) را تنظیم می کنند. سپس به کمک Register Air ها هوای ثانویه (Air Secondary) تنظیم می شود. اپراتورها با مشاهده شعله و با باز و بسته نمودن Register Air، رنگ، طول و شکل شعله را تنظیم می کنند. پس از تنظیم شدن Air Register ، تنها در مواقع لزوم به تغییر آن پرداخته می شود. به عنوان مثال با توجه به اینکه با تغییرات باز و بسته بودن Register Air میزان هوای ورودی تغییر می نماید، دمای محفظه احتراق نیز تا حدی تغییر می نماید. از این رو ممکن است در شرایط خاصی از این وسیله به منظور تنظیم دمای کوره استفاده شود. لازم به ذکر است اصولاً از رجیسترها برای کنترل دما استفاده نم یشود بلکه در صورتی که شرایطی در کوره پیش آید که نتوان با پارامترهای کنترلی دما را کنترل نمود از رجبیسترهای هوا استفاده می شود. توضیح آنکه باز و بسته کردن Register Air ها ممکن است بصورت دستی و یا اتوماتیک انجام شود.
کویل حرارتی
سیال فرایندی از طریق لوله هایی به کوره وارد شده و پس از جذب گرما، از کوره خارج می شود. این لوله ها که در اصل همان سطوح انتقال حرارتی کوره را تشکیل می دهند، اصطلاحاً کویل حرارتی کوره نامیده می شوند. کویلهای حرارتی از مهم ترین بخش های یک کوره محسوب می شوند. یکی از ویژگی های خاص این کویل ها تحمل دماهای بالا می باشد، به عنوان مثال کویل های کوره های الفین باید بتوانند تا دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند. در ابتدا که کویل ها به تازگی نصب شده و نو هستند، سطح بیرونی آن ها زبر و برجسته است. این زبری به دلیل این است که عموماً آن ها را به روش ریختگری می سازند. به مرور زمان و در اثر کارکرد کوره این برجستگی ها کم شده و سطح بیرونی کویل ها صاف و صیقلی می شوند و رنگ آن ها نیز به دلیل نفوذ کربن به درون فلز کویل سیاه می شود. به کویل های که در firebox نصب شده اند و در معرض تابش شعله قرار دارند، کویل های تابشی و به کویل هایی که بعد از Crossover تا دودکش نصب شده اند و در معرض شعله قرار ندارند، کویل های جابجایی می گویند.
الف-کویلهای تابشی
بخشی از کویل های حرارتی در اتاق احتراق نصب شده اند و در معرض مستقیم شعله قرار دارند، اصطلاحاً به این کویل ها، کویل های تابشی می گویند، چون بخش عمده انتقال حرارت در این کویل ها به شکل انتقال حرارت تابشی می باشد. بالا بودن دما در این قسمت سبب افزایش احتمال سوختگی در لوله های این بخش می گردد، از این رو کنترل دقیق دمای جداره لوله های این بخش از اهمیت بالایی دارد. در عملیات عادی کوره، گرما دائماً از شعله به لوله ها منتقل می گردد و همزمان سیال فرایندی نیز گرمای جذب شده توسط لوله را دریافت می کنند. بدین ترتیب دمای پوسته لوله در محدوده خاصی باقی می ماند. در صورتی که به هر دلیلی، مقدار انتقال حرارت از لوله به سیال کمتر از مقدار گرمای جذب شده توسط لوله از شعله شود، دما در دیواره لوله ها به شدت بالا می رود، و در نهایت با ایجاد نقاط داغ یا spot hot، لوله سوراخ خواهد شد. رسوب گرفتگی یا کک زایی روی سطوح داخلی لوله و همچنین کم شدن شدت جریان خوراک عبوری از لوله ها از دلایل عمده ای هستند که سبب کاهش انتقال حرارت از لوله به سیال فرایندی می شوند. از این رو باید همیشه از کم شدن شدت جریان خوراک عبوری از لوله ها و ایجاد رسوب در جداره داخلی لوله ها جلوگیری شود.
بالا بودن دما در کوره ها سبب انبساط طول در کویل ها می گردد، لذا برای آنکه کویل ها بتوانند به راحتی انبساط یابند و افزایش طول آنها سبب بروز تنش در کوره و آسیب دیدن کویل ها نگردد، عموماً آنها را از آزاد می گذارند. در انواعی از کوره ها، در بخش تابشی یا محفظه احتراق، کویل ها بصورت عمودی نصب می شوند، اینکار عموماً با استفاده از آویزها یا Hanger Spring هایی که در بالای کوره نصب شده اند و کویل ها بوسیله آنها از Structure آویزان می شوند، صورت می گیرند. این کار سبب می گردد تا کویل ها بتوانند به راحتی از بخش انتهایی خود که در درون Firebox قرار دارد، انبساط یابند. انبساط کویل ها و اضافه شدن طول آنها سبب می گردد تا ضخامت کویل به میزان اندکی تغییر کند. در صورتی که کوره بر اثر بهره برداری نامناسب (Operation Abnormal) که منجر به از سرویس خارج شدن های پی درپی گردد، قرار گیرد، در هر بار Shutdown معمولاً اندکی افزایش طول در کویل ها بوجود می آید. این امر سبب می گردد تا در مدت چند سال افزایش طول در کویل ها تا حدی شود که کف کویل ها به پایین Firebox برسد، در این حال لوله ها حالت خمیده پیدا کرده و حالت شکننده و آسیب پذیر پیدا می کنند.
ب-کویلهای جابهجایی
در کوره ها، عموماً از لوله هایی در مسیر جریان گازهای حاصل از احتراق استفاده می شود. این لوله ها از طریق مکانیزم جابجایی، مقداری از انرژی گرمایی گازهای حاصل از احتراق را جذب می نمایند. از این رو به لوله های این قسمت، لوله های بخش جابجایی می گویند. عموماً برای افزایش میزان جذب انرژی گرمایی در بخش جابجایی و همچنین کاهش حجم و وزن کویل های این بخش، از سطوح توسعه یافته (surface extended) بر روی لوله های بخش جابجایی استفاده می شود. پره های ساده، پره های دندانه دار و زوائد میخی انواع مختلفی از سطوح توسعه یافته هستند. پره های ساده از پره های دندانه دار محکم تر و ارزان ترند و ساخت آنها ساده می باشد، اما پره های دندانه دار عملکرد بهتری در انتقال حرارت از خود نشان می دهند. یکی از مشکلات استفاده از لوله های مجهز به سطوح توسعه یافته این است که ذرات معلق موجود در گازهای حاصل از احتراق ممکن است رسوب کنند. این مشکل به حدی است که در عمل برای سوخت هایی که حاوی خاکستر و ذرات معلق زیادی هستند، معمولاً از لوله های با پره های دندانه دار استفاده نمی شود. در این موارد با استفاده از زوائد میخی که احتمال رسوب بر روی آنها کمتر از پره های دندانه دار است، مقدار انتقال حرارت سمت گاز را بهبود می بخشند. به لوله های یک یا دو ردیف اول ابتدای بخش جابجایی، اصطلاحاً لوله های شوک یا شیلد می گویند. دمای گازهای حاصل از احتراق در این منطقه بسیار بالا می باشد و از طرفی بواسطه نزدیک بودن این ردیف لوله ها به بخش تابشی، امکان جذب از طریق مکانیزم تابش نیز سهم عمده ای در انتقال حرارت این لوله ها دارد. چنانچه مقدار سیال فرایندی در حال عبور از لوله های شیلد کاهش یابد، دمای این لوله ها بیش از حد بالا رفته و نهایتاً لوله ها خواهند سوخت. عموماً لوله های این بخش از مواد مقاوم تری در برابر حرارت انتخاب می شوند و از سطوح توسعه یافته نیز در این قسمت استفاده نمی گردد.
در هر دو بخش تابشی و جابجایی، باید شرایطی برای امکان انبساط و انقباض لوله ها به شکل مطمئن و بی خطر در نظر گرفته شود، از اینرو معمولاً سمت U شکل لوله را آزاد می گذارند تا لوله بتواند به راحتی و بدون ایجاد تنش در سیستم منبسط و منقبض شود.
اکونومایزر
همگن بودن جذب انرژی گرمایی در بخش تابشی کوره ها، بالابودن شدت انتقال حرارت بواسطه مکانیزم تابش، پایین بودن احتمال تشکیل رسوب در سطوح خارجی کویل های بخش تابشی، نیاز به دمای بالا در این بخش برای کوره های واکنشی و غیره از جمله ملاحظاتی هستند که سبب می گردند تا کوره ها به نوعیدطراحی شوند که سهم انتقال حرارت در کویل های تابشی بیش از کویل های جابجایی باشد. سهم دریافت انرژی در کویل های بخش تابشی کوره ها، حدوداً ۶۵ تا ۷۵ درصد از کل انرژی گرمایی جذب شده در کوره می باشد. در ادامه مقدار دیگری از انرژی گرمایی موجود در گازهای حاصل از احتراق در بخش جابجایی توسط سیال فرایندی جذب می گردد و مقداری نیز همراه گازها تلف می گردد. به عبارت دیگر انرژی گرمایی موجود در گازهای حاصل از احتراق بطور کامل توسط بخش جابجایی جذب نمی گردد، این امر دلایل متعددی دارد که از آن جمله می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
۱-چنانچه دمای سیال عبوری از بخش جابجایی از حدی بالاتر رود، احتمال تشکیل کک وجود خواهدداشت.
۲- در کوره های واکنشی به دلایل مختلفی ترجیح داده می شود تا واکنش ها در بخش تابشی اتفاق بیفتد، از اینرو بخش جابجایی نمی تواند تا حدی بزرگ شود که با جذب حرارت بیشتر، دما در این بخش بالا رفته و شرایط انجام واکنش مهیا گردد.
۳-به دلیل بالابودن سرعت گازهای حاصل از احتراق و پایین بودن زمان انتقال حرارت، کویل های بخش جابجایی نمی تواند تمام گرمای اضافی را جذب نماید. با توجه به راندمان پایین در لوله های بخش جابجایی (که در حقیقت یک مبدل گاز-مایع است) برای آنکه بخواهیم بخش بیشتری از گرما را جذب نماییم باید بخش جابجایی بزرگ تر شود، بزرگ شدن بیش از حد این بخش، علاوه بر اعمال هزینه های زیاد در ساخت کوره، سبب افزایش افت فشار هم در سیال فرایندی و هم در گازهای حاصل از احتراق می گردد. موارد مطرح شده فوق، از جمله عواملی هستند که سبب می گردد تا بخشی از انرژی گرمایی موجود در گازهای حاصل از احتراق، از طریق دودکش ها وارد اتمسفر شده و تلف گردد. برای جلوگیری از این موضوع، عموماً در کوره ها بر حسب شرایط طراحی، بعد از آخرین ردیف کویل های بخش جابجایی و قبل از فن و دودکش، از اجزائی به نام اکونومایزر استفاده می شود تا بوسیله آن ها مقداری از حرارت تلف شده را بازیافت نمایند. عموماً این تجهیزات به منظور گرم کردن سیال هایی غیر از سیال فرایندی که وارد بخش تابش می شود، استفاده می گردد. به عنوان مثال در کوره های الفین، از اکونومایزرها برای پیش گرم کردن آب ورودی به Drum Steam استفاده می شود. با اینکار راندمان حرارتی کوره را افزایش می دهند. البته مقدار بازیافت حرارتی در اکونومایزر، به دلیل سرد شدن گازهای حاصل از احتراق و رسیدن دمای آن به دمای زیر نقطه شبنم، با محدویت هایی مواجه است. چون باعث تولید کندانس در جریان گاز و بروز خوردگی شدید در دودکش خواهد شد. عموماً به منظور بهبود در میزان انتقال حرارت در بخش جابجایی، از کویل های فین دار استفاده می گردد.
پیش گرم کن هوا
ورود هوای مورد نیاز احتراق با دمای بالاتر به مشعل ها، سبب بالارفتن راندمان احتراق کوره خواهد شد. این موضوع سبب شده که در بعضی از کوره ها بالاخص در کوره های نصب شده در مناطق سردسیر که دمای هوا پایین است، از پیش گرم کن های هوا استفاده شود. از مهم ترین انواع این تجهیزات می توان به پیشگرم کن های بازیابی و احیائی اشاره نمود. پیشگرم کن های بازیابی یا recuperative از لوله های برهنه یا پره داری تشکیل شده اند که هوای سرد ورودی از داخل و هوای داغ از بیرون لوله عبور می کند و بدین ترتیب هوای ورودی به کوره پیش گرم می شود. پیشگرم کن های احیایی یا regenerative از یک استوانه گردان حاوی صفحه های فلزی متعدد تشکیل شده است. گازهای داغ از یک سو و هوای سرد از طرف دیگر این استوانه حرکت می کنند. با گردش استوانه، سطوح حرارتی انرژی را از گازهای داغ جذب کرده و به هوای سرد منتقل می کنند. توضیح اینکه پیشگرم کن های Regenerative بدلیل ساختار صفحه ای، بازده حرارتی بیشتری دارند ولی ساختمان پیچیده و وجود قطعات متحرک در آنها سبب شده تا هزینه ساخت و نگه داری این پیشگرم کن ها، نسبت به پیشگرم کن های Recuperative بالاتر باشد با پیش گرم کردن هوای ورودی به کوره، دمای شعله افزایش خواهد یافت، بالارفتن دمای شعله علاوه بر افزایش راندمان کوره سبب زیاد شدن مقدار NOx در گازهای خروجی از کوره خواهد شد. به همین دلیل پیشگرم کردن هوای ورودی نیز با محدودیت های عملی همراه است، از اینرو برای پیشگرم کن های هوای کوره ها مسیر کنارگذر نیز تعبیه می شود تا در صورت بالا رفتن بیش از حد دمای شعله، بتوان پیش گرم کن را از مدار خارج کرد.
دودکش
دودکش ها به صورت یک استوانه توخالی هستند که به شکل عمودی و در بالای بخش جابجایی کوره نصب می شوند تا گازهای حاصل از احتراق از طریق آن وارد اتمسفر گردد. از مهم ترین وظایف دودکش، ایجاد مکش طبیعی در کوره است که کمک می نماید تا هوای مورد نیاز احتراق از محیط وارد کوره شود. در بعضی از موارد دودکش روی پای های جداگانه قرار می گیرد و گازهای حاصل از احتراق توسط یک کانال به دودکش وارد می شود.
دمپر دودکش ها
به جهت تنظیم مقدار مکش کوره از دریچه هایی به نام دمپر در داخل دودکش ها استفاده می گردد. با بسته تر شدن دریچه های دمپر، گازهای حاصل از احتراق افت فشار بیشتری در حین عبور از دودکش دارند و فشار در کوره افزایش می یابد. از اینرو دمپرها با تنظیم مقدار جریان محصولات احتراق از دودکش، فشار درون کوره را تنظیم می نماید.
فشار درون کوره باید منفی باشد و عموماً در حدود ۰۵/ ۰ اینچ آب در قسمت پایینی بخش جابجایی، بخش جابجایی، کنترل می شود. بازکردن و بستن دمپر دودکش عموماً توسط زنجیر به طریق دستی و یا به شکل نیوماتیکی-هیدرولیکی انجام می شود. جنس ورق دریچه دمپرها بر حسب حداکثر دمای گاز خروجی از دودکش متفاوت است.
دمنده دوده یا blower Soot
عموماً سوخت های مایع دارای ناخالصی های بیشتری نسبت به سوخت های گازی هستند. این ناخالصی ها که عموماً شامل ترکیباتی از گوگرد، وانادیوم، سدیم و غیره هستند بر اثر احتراق، به فرم خاکستر و دوده بر روی سطوح حرارتی رسوب می کنند. این لایه رسوب کرده سبب کاهش انتقال حرارت، افزایش افت فشار و در نتیجه کاهش بازده کوره می گردد. از اینرو برای جلوگیری از کاهش بازده کوره باید این سطوح تمیز شوند. عموماً اینکار با استفاده از تزریق یک عامل تمیزکننده (Medium Cleaning) مانند آب، هوای فشرده یا بخار آب بر روی سطوح لوله ها صورت می گیرد. غالباً در مواردی که میزان رسوب ذرات جامد و دوده بر روی سطوح حرارتی در حدی باشد که بخار آب و هوای فشرده نتوانند آن ها را تمیز کنند از آب استفاده می گردد. برای تزریق بخار آب یا هوای فشرده از blower Soot ها استفاده می شود. این وسایل تجهیزاتی مکانیکی هستند که برای تمیزکردن line on سطوح حرارتی بخش جابجایی مورد استفاده قرار می گیرند. این تجهیزات بطور مستقیم عامل تمیز کننده را که عموماً بخار می باشد بر روی سطوح انتقال حرارت می پاشند و با اینکار سطوح حرارتی را تمیز می کنند. دمنده های دوده عموماً از قسمت های ذیل تشکیل شده اند:
۱- لوله یا Lance ، که بوسیله آن بخار به بخش جابجایی انتقال داده می شود.
۲-نازل یا نازل هایی بر روی Lance که سبب افزایش سرعت بخار و جهت دادن آن بر روی سطوح می گردد.
۳-یک سیستم مکانیکی برای قرار دادن یا چرخاندن Lance ممکن است عامل تمیز کننده بصورت بخار اشباع، بخار سوپرهیت یا هوا با فشار بالا باشد. با توجه به اینکه رطوبت موجود در بخار اشباع سبب سائیدگی سطوح حرارتی کوره می شود لذا بخار سوپرهیت به بخار اشباع ترجیح داده می شود. در مجموع انتخاب عامل تمیزکننده به تحلیل های اقتصادی و فنی بستگی دارد. عموماً دمنده های دوده به دو شکل کلی ثابت و تلسکوپی وجود دارند که ممکن است هر یک از آن ها بصورت دوار یا غیردوار باشند:
۱- دمنده های ثابت دوده (blower soot Position Fixed
این نوع از blower Soot ها به صورت ثابت در بخش جابجایی کوره ها نصب می شود. عموماً از این نوع در کوره هایی که دمای گازهای حاصل از احتراق در بخش جابجایی خیلی زیاد نمی باشد، استفاده می گردد. ممکن است این نوع بصورت دوار یا غیر دوار باشد. در نوع دوار دمنده دوده در بیرون بخش جابجایی مجهز به موتوری است که لوله مذکور را به چرخش وا می دارد.
۲- دمنده های دوده تلسکوپی (blower soot lance Retractable)
در صورتی که دمای گازهای حاصل از احتراق در بخش جابجایی بالا باشد ممکن است سوتبلورهای ثابت آسیب ببینند. در این گونه موارد عموماً از دمنده های تلسکوپی استفاده می گردند. این نوع نیز مشابه دمنده های ثابت بوده با این تفاوت که در مواقعی که از آن استفاده نمی شود، Lance یا لوله انتقال دهنده عامل تمیزکننده از بخش جابجایی خارج می شود. در هنگام عملیات تزریق بخار، این لوله توسط یک موتور وارد کوره می گردد. این نوع نیز ممکن است دوار یا غیر دوار باشد. عموماً میزان استفاده از سوتبلورها با توجه به دستورالعمل کارخانه سازنده می باشد و با توجه به سوخت مصرفی متفاوت است.
دمندهها
از دمنده ها در کوره هایی که سیستم هوارسانی اجباری دارند، استفاده می شود. ممکن است که دمنده ها سبب فرستادن هوا به درون کوره شوند که به آنها دمنده اجباری (fan draft forced) می گویند و یا هوا را از درون کوره به سمت دودکش بکشند که به آن ها دمنده القایی (fan induced) می گویند. در نوعی هم که به دمنده متوازن (draft Balanced) معروف هستند، از یک دمنده قبل از کوره برای ارسال هوا به کوره و از یک دمنده بعد از کوره برای کشیدن هوا از کوره به سمت دودکش استفاده می شود. جریان اجباری هوا برای کوره مزایایی دارد که از آن میان می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
۱- مقدار هوای اضافی مورد نیاز کوره کمتر می شود، این امر باعث می شود تا در یک کوره و در شرایط یکسان، در حالت جریان اجباری راندمان بالاتری نسبت به حالت جریان طبیعی بدست آید.
۲-با توجه به اینکه در این حالت، بهتر می توان میزان هوای ورودی به مشعل ها را تنظیم نمود، کنترل بهتر و دقیق تری بر فرایند احتراق کوره وجود خواهد داشت و مقدار آلاینده ها نیز کاهش می یابد.
۳-استفاده از فن ها سبب می شود تا جریان هوا بهبود یافته و در مجموع به فضای کمتری برای سیستم تامین هوای احتراق نیاز می باشد.
۴- ارتفاع مورد نیاز دودکش کاهش می یابد .
۵- عموماً در کوره ها و در مسیر عبور گازهای حاصل از احتراق، از تجهیزات بازیافت حرارتی استفاده می گردد. این تجهیزات سبب بالارفتن بازده احتراق می شوند ولی از طرفی در مسیر عبور گازهای حاصل از احتراق ایجاد افت فشار می نمایند. در این موارد با استفاده از جریان اجباری مشکل افت فشار و احتراق ناقص رفع می شود.
Bridgewall
در کوره هایی قدیمی برای جلوگیری از زبانه کشیدن شعله بین اتاق احتراق و دودکش یا بخش جابجایی دیواری تعبیه می شد که به آن bridgewall می گفتند. در طراحی های فعلی که چنین دیواری دیگر وجود ندارد، به دیوارهایی که وظیفه نگه داشتن مواد نسوز و بازتاب تابش شعله را بین اتاق احتراق و بخش جابجایی به عهده دارند، bridgewall اطلاق می گردد.
Header box
سر U شکل کویل های بخش جابجایی در هر طرف از بخش جابجایی بیرون آمده و مجدداً وارد بخش جابجایی می شود. یک محفظه یا اتاقک این اتصالات U شکل را در خود جای داده است که به آن اصطلاحاً box header اطلاق می شود.
دریچه ها
دریچه های مختلفی در کوره مورد استفاده قرار می گیرد. هر یک از این دریچه ها به دلایل خاصی مانند مشاهده بخشهای مختلف کوره، دسترسی به نقاط مختلف و درآوردن لوله های کوره، مورد استفاده قرار می گیرند. دریچه های دسترسی (door access) ها برای ورود نفرات به داخل قسمت های مختلف، دریچه های بازرسی (door observation) ها برای بازدید از نقاط مختلف کوره مثلاً مشاهده لوله های بخش تابشی، وضعیت مشعل ها و غیره و دریچه های مخصوص درآوردن لوله ها نیز به منظور خارج سازی لوله های موجود در قسمت های مختلف کوره برای تعمیر و تعویض وجود دارند. عموماً کوره ها دارای دریچه هایی موسوم به door explosion می باشند. عموماً این دریچه ها به صورت وزنی در حال بسته قرار داشته و در صورت بالارفتن فشار در firebox به شکل لولایی باز شده و سبب کاهش فشار در محفظه احتراق کوره می گردد
پایه ها
کوره و متعلقات آن بوسیله پایه هایی بر روی فونداسیون نصب می شوند که اصطلاحاً ستون یا pier می گویند.
نردبانها، سکوها و راهپله
برای دسترسی نفرات به قسمت های مختلف کوره نردبان ها، راه پله ها و سکوهایی در قسمتهای مختلف کوره وجود دارند. عموماً این اجزاء در قسمت هایی که شامل دریچه های بازرسی و دسترسی هستند، وجود دارد
جداره خارجی یا چهارچوب اصلی کوره ها توسط بدنه یا Casing مشخص می گردد. با توجه به اینکه بدنه یک کوره باید بتواند وزن اجزاء کوره را تحمل کرده و قابلیت انبساط و انقباض ایمن نیز داشته باشد، معمولاً جنس بدنه از ورقه های فولادی مقاوم در برابر تنش های حرارتی و خمش ساخته می شود. بدنه کوره باید طوری طراحی گردد که بتواند تجهیزات اضافی در سازه کوره مانند نردبان یا سکوها را نیز بخوبی نگه داری نماید.
برای اجتناب از نفوذ آب و هوا به داخل کوره، درزهای میان ورقه های بدنه را با جوشکاری کاملاً آب بندی می کنند. معمولاً ستون های اصلی و تیرهای کف کوره از جنس مواد آتش خوار که مقاومت مناسبی در برابر اشتعال و دماهای بالا دارند، ساخته می شوند.
سطوح بازتابنده یا عایق ها
سطح داخلی بدنه کوره از جنس فولاد می باشد. با توجه به قابلیت بالای انتقال حرارت ترکیبات فولادی، مقدار حرارت زیادی از طریق بدنه داخلی کوره به بدنه خارجی و نهایتاً به محیط انتقال می یابد و از این طریق اتلاف انرژی زیادی حاصل خواهد شد. برای جلوگیری از این امر و به منظور بالا بردن بازده حرارتی کوره ها، سطوح داخلی بدنه کوره را با عایق می پوشانند. عایق های کوره علاوه بر جلوگیری از داغ شدن جداره و نهایتاً اتلاف انرژی، وظایف دیگری نیز در کوره برعهده دارند. چون عایق های کوره در دماهای بالا از خود خاصیت تشعشعی نشان می دهند، از این رو انتقال حرارت تابشی از سوی دیواره داخلی کوره بیشتر می شود. این امر باعث می گردد علاوه بر بالاتر رفتن راندمان کوره، شار انتقال حرارت تابشی در کوره نیز از توزیع یکنواخت تری برخوردار شود. عموماً گازهای حاصل از احتراق حاوی ذرات جامد می باشند که این ذرات در دمای بالا، خاصیت سایندگی دارند. از اینرو در اثر عبور این ذرات از روی سطوح مختلف فلزی احتمال ساییده شدن بدنه کوره وجود دارد. از این رو یکی دیگر از وظایف عایق ها جلوگیری از ساییده شدن دیواره کوره ها می باشد.
عایق های مورد استفاده در کوره ها انواع مختلفی دارند. موادی چون سیمان نسوز، آجر نسوز، بازتابنده های قالبی یا نسوز ریختگی (refractory castable)، الیاف سرامیکی و غیره موادی هستند که به عنوان عایق در کورهها مورد استفاده قرار میگیرند، البته انتخاب عایق مناسب برای یک کوره به عوامل متعددیبستگیدارد. از جمله عوامل موثر بر انتخاب نوع عایق ها می توان به این موارد اشاره نمود:
حداکثر دمای کوره، میزان و تعداد شوک های حرارتی، ارتعاشات و تنش های مکانیکی، نوع ذرات ریز جامد موجود در گازهای حاصل از احتراق، ترکیبات نامعمول در گازهای حاصل از احتراق و لزوم مقاومت شیمیایی در برابر آن ها و نهایتاً قیمت تمام شده عایق.
مشعل ها
سوخت ها به روش های متنوعی مشتعل می شوند، با این وجود در حالت کلی باید سوخت مورد نظر با مقدار مناسبی از هوا به خوبی مخلوط شده و سپس مشتعل گردد. از مشخصات یک مشعل خوب می توان مواردی چون استفاده از سوخت های با ارزش های حرارتی متفاوت، کار در شرایط مختلفِ بار، حفظ شکل شعله و بهره برداری و کنترل آسان و بی خطر آن اشاره نمود. بسته به نوع سوخت یعنی گازی یا مایع، مشعل ها را در چند دسته می توان دسته بندی کرد.
الف- مشعلهای گاز سوز: مشعل های گازسوز را بر اساس نحوه اختلاط سوخت با هوا، می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
* مشعلهای بدون اختلاط قبلی یا burner gas raw
در این نوع مشعل ها، سوخت گازی بدون آن که در درون مشعل با هوا مخلوط شود، از نوک مشعل خارج و مشتعل می شود. با توجه به اینکه اختلاط هوا و سوخت در این نوع مشعل ها تنها در اتاق احتراق یا firebox صورت می گیرد، هوای اضافی باید در تمام محدوده احتمالی شعله در دسترس باشد؛ در نتیجه این مشعل ها به هوای اضافی بیشتری احتیاج دارند. معمولاً برای اختلاط بهتر هوا و سوخت، به جای یک سوراخ قطور برای خروجی سوخت گازی، از چندین سوراخ ریز در نوک مشعل استفاده می شود. در این نوع مشعل ها، شکل شعله بستگی مستقیم به شکل سوراخ های مشعل دارد، از اینرو عواملی چون دوده گرفتن سوراخ بر شکل شعله تأثیر نامطلوب می گذارد. از مزایای این نوع مشعل ها علاوه بر سادگی و ارزان بودن، به نسبت بالای حداکثر به حداقل توان حرارتی، فشار کم گاز و صدای کم می توان اشاره کرد
*مشعلهای با اختلاط اولیه یا burner inspiriting premix
در مشعل های با اختلاط قبلی، ابتدا گاز با مقداری از هوای مورد نیاز موسوم به هوای اولیه در داخل مشعل مخلوط شده و سپس در بیرون نازل های مشعل و در معرض هوای ثانویه مشتعل می شود. از اینرو در این نوع مشعل ها، کنترل میزان هوای اولیه از اهمیت بالایی برخوردار است و بر عملکرد مشعل تأثیر مستقیم دارد. معمولاً میزان هوای اولیه بین ۵۰ تا ۶۰% هوای تئوری از سوی سازندگان در نظر گرفته می شود که میتواند با مکش طبیعی یا اجباری تأمین شود.
در این مشعل ها با توجه به نحوه اختلاط هوا با سوخت، کنترل بهتری بر فرآیند احتراق وجود داشته و مقدار هوای اضافی کمتری مورد نیاز است، از اینرو راندمان حرارتی این مشعل ها بالاتر از مشعل های بدون اختلاط اولیه می باشد. عموماً این مشعل ها برای تولید توان های حرارتی بسیار بالا، مثلاً بیش از ۱۵MW به ازای هر مشعل، مناسب می باشند. از مزایای این مشعل ها می توان به کم بودن هوای اضافی مورد نیاز، طول کم و شکل تقریباً ثابت شعله و بار حرارتی بالا اشاره کرد. همچنین این مشعل ها کمتر تحت تأثیر تغییرات سرعت و جهت باد در خارج کوره قرار می گیرند. اما امکان پس زدن شعله در بار حرارتی کمتر از مقدار طراحی، امکان طولانی تر شدن و خفگی در بار حرارتی بیش از حد و امکان تولید CO در صورت کاهش هوای اولیه از معایب این نوع مشعل ها است.
ب- مشعلهای مایع سوز: عموماً سوخت های مایع ویسکوزتر از سوخت های گازی بوده و مولکول های درشت تری نیز دارند. از این رو، سوخت به خوبی با هوا مخلوط نشده و لذا احتراق سوخت های مایع نسبت به سوخت های گازی مشکل تر می باشد. دو روش عمده برای حل این مشکل عبارتست از:
* تا حد امکان سوخت های مایع را به ذرات ریزتر یا پودری شکل تبدیل شود. پودری کردن سوخت های مایع را اصطلاحاً اتمایز کردن سوخت می گویند.
* با گرم کردن سوخت های مایع ویسکوزیته آن ها کم می شود، در صورتی که بتوان این سوخت ها را تبخیر نمود، احتراق بهتری بدست خواهد آمد.
با توجه به اینکه عموماً مشعل های مایع سوز از نوع با اختلاط قبلی سوخت و هوا می باشند، برای پودر کردن این سوخت ها روش های مختلفی وجود دارد. در نوعی که به اتمایزر مکانیکی موسوم است، سوخت با فشار زیاد از طریق نازل هایی به بیرون پاشیده می شود، این کار سبب پودری شدن سوخت می شود، ایجاد فشار در سوخت ممکن است توسط هوای فشرده و یا بخار انجام شود. در صورتی که سوخت به ذرات ریز تبدیل نشود، علاوه برآن که به سختی می سوزد، سبب بروز مشکلات عملیاتی نیز خواهد شد. در اتاق احتراق و در نوک مشعل، سوخت مایع ابتدا باید تبخیر شده و سپس بسوزد. با توجه به دمای بالای اتاق احتراق، مولکول های سوخت مایع ممکن است قبل از تبخیر شکسته شده و عمل کراکینگ در فاز مایع رخ دهد. حاصل این شکست حرارتی، ذرات درشت دوده است که به سختی می سوزند و روی سطوح مختلف رسوب می کنند. تشکیل این ذرات دودهای شکل بر روی سطوح انتقال حرارتی کوره، ایجاد مشکل می نماید. برای اجتناب از این مشکل، باید شرایطی فراهم گردد تا سوخت قبل از کراکینگ شدن، تبخیر گردد. بهترین راه این است تا همزمان با اتمایزکردن سوخت، آن را گرم نیز بکنند. با این روش، نسبت سطح به حجم سوخت افزایش یافته و فرایند تبخیر نیز با سرعت بیشتری انجام می شود. در این حالت دوده بوجود آمده نیز دارای قطر کم بوده که به سادگی می سوزد. از این رو اتمایزکردن با بخار که هم سوخت را به ذرات ریز تبدیل می کند و هم آن را گرم کند، از بهترین روش ها می باشد.
ج- مشعلهای دوگانه سوز: در مواردی که نیاز به سوخت پشتیبان وجود داشته باشد، از مشعل های ترکیبی گاز- مایع که با هر دو سوخت گاز و مایع کار می کنند، وجود دارد. این مشعل ها در صورت نیاز می توانند هرکدام از سوخت های گاز یا مایع را بسوزاند.
رجیسترهای هوا یا Registers Air
رجیسترهای هوا دریچه هایی هستند که در مسیر هوای ورودی به مشعل ها قرار داده می شوند و بوسیله آن ها مقدار هوای ورودی به کوره و شعله مشعل را تنظیم می کنند. عموماً در زمان تنظیم احتراق مشعل ها در اولین راه اندازی، هوای اولیه (Air Primary) را تنظیم می کنند. سپس به کمک Register Air ها هوای ثانویه (Air Secondary) تنظیم می شود. اپراتورها با مشاهده شعله و با باز و بسته نمودن Register Air، رنگ، طول و شکل شعله را تنظیم می کنند. پس از تنظیم شدن Air Register ، تنها در مواقع لزوم به تغییر آن پرداخته می شود. به عنوان مثال با توجه به اینکه با تغییرات باز و بسته بودن Register Air میزان هوای ورودی تغییر می نماید، دمای محفظه احتراق نیز تا حدی تغییر می نماید. از این رو ممکن است در شرایط خاصی از این وسیله به منظور تنظیم دمای کوره استفاده شود. لازم به ذکر است اصولاً از رجیسترها برای کنترل دما استفاده نم یشود بلکه در صورتی که شرایطی در کوره پیش آید که نتوان با پارامترهای کنترلی دما را کنترل نمود از رجبیسترهای هوا استفاده می شود. توضیح آنکه باز و بسته کردن Register Air ها ممکن است بصورت دستی و یا اتوماتیک انجام شود.
کویل حرارتی
سیال فرایندی از طریق لوله هایی به کوره وارد شده و پس از جذب گرما، از کوره خارج می شود. این لوله ها که در اصل همان سطوح انتقال حرارتی کوره را تشکیل می دهند، اصطلاحاً کویل حرارتی کوره نامیده می شوند. کویلهای حرارتی از مهم ترین بخش های یک کوره محسوب می شوند. یکی از ویژگی های خاص این کویل ها تحمل دماهای بالا می باشد، به عنوان مثال کویل های کوره های الفین باید بتوانند تا دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند. در ابتدا که کویل ها به تازگی نصب شده و نو هستند، سطح بیرونی آن ها زبر و برجسته است. این زبری به دلیل این است که عموماً آن ها را به روش ریختگری می سازند. به مرور زمان و در اثر کارکرد کوره این برجستگی ها کم شده و سطح بیرونی کویل ها صاف و صیقلی می شوند و رنگ آن ها نیز به دلیل نفوذ کربن به درون فلز کویل سیاه می شود. به کویل های که در firebox نصب شده اند و در معرض تابش شعله قرار دارند، کویل های تابشی و به کویل هایی که بعد از Crossover تا دودکش نصب شده اند و در معرض شعله قرار ندارند، کویل های جابجایی می گویند.
الف-کویلهای تابشی
بخشی از کویل های حرارتی در اتاق احتراق نصب شده اند و در معرض مستقیم شعله قرار دارند، اصطلاحاً به این کویل ها، کویل های تابشی می گویند، چون بخش عمده انتقال حرارت در این کویل ها به شکل انتقال حرارت تابشی می باشد. بالا بودن دما در این قسمت سبب افزایش احتمال سوختگی در لوله های این بخش می گردد، از این رو کنترل دقیق دمای جداره لوله های این بخش از اهمیت بالایی دارد. در عملیات عادی کوره، گرما دائماً از شعله به لوله ها منتقل می گردد و همزمان سیال فرایندی نیز گرمای جذب شده توسط لوله را دریافت می کنند. بدین ترتیب دمای پوسته لوله در محدوده خاصی باقی می ماند. در صورتی که به هر دلیلی، مقدار انتقال حرارت از لوله به سیال کمتر از مقدار گرمای جذب شده توسط لوله از شعله شود، دما در دیواره لوله ها به شدت بالا می رود، و در نهایت با ایجاد نقاط داغ یا spot hot، لوله سوراخ خواهد شد. رسوب گرفتگی یا کک زایی روی سطوح داخلی لوله و همچنین کم شدن شدت جریان خوراک عبوری از لوله ها از دلایل عمده ای هستند که سبب کاهش انتقال حرارت از لوله به سیال فرایندی می شوند. از این رو باید همیشه از کم شدن شدت جریان خوراک عبوری از لوله ها و ایجاد رسوب در جداره داخلی لوله ها جلوگیری شود.
بالا بودن دما در کوره ها سبب انبساط طول در کویل ها می گردد، لذا برای آنکه کویل ها بتوانند به راحتی انبساط یابند و افزایش طول آنها سبب بروز تنش در کوره و آسیب دیدن کویل ها نگردد، عموماً آنها را از آزاد می گذارند. در انواعی از کوره ها، در بخش تابشی یا محفظه احتراق، کویل ها بصورت عمودی نصب می شوند، اینکار عموماً با استفاده از آویزها یا Hanger Spring هایی که در بالای کوره نصب شده اند و کویل ها بوسیله آنها از Structure آویزان می شوند، صورت می گیرند. این کار سبب می گردد تا کویل ها بتوانند به راحتی از بخش انتهایی خود که در درون Firebox قرار دارد، انبساط یابند. انبساط کویل ها و اضافه شدن طول آنها سبب می گردد تا ضخامت کویل به میزان اندکی تغییر کند. در صورتی که کوره بر اثر بهره برداری نامناسب (Operation Abnormal) که منجر به از سرویس خارج شدن های پی درپی گردد، قرار گیرد، در هر بار Shutdown معمولاً اندکی افزایش طول در کویل ها بوجود می آید. این امر سبب می گردد تا در مدت چند سال افزایش طول در کویل ها تا حدی شود که کف کویل ها به پایین Firebox برسد، در این حال لوله ها حالت خمیده پیدا کرده و حالت شکننده و آسیب پذیر پیدا می کنند.
ب-کویلهای جابهجایی
در کوره ها، عموماً از لوله هایی در مسیر جریان گازهای حاصل از احتراق استفاده می شود. این لوله ها از طریق مکانیزم جابجایی، مقداری از انرژی گرمایی گازهای حاصل از احتراق را جذب می نمایند. از این رو به لوله های این قسمت، لوله های بخش جابجایی می گویند. عموماً برای افزایش میزان جذب انرژی گرمایی در بخش جابجایی و همچنین کاهش حجم و وزن کویل های این بخش، از سطوح توسعه یافته (surface extended) بر روی لوله های بخش جابجایی استفاده می شود. پره های ساده، پره های دندانه دار و زوائد میخی انواع مختلفی از سطوح توسعه یافته هستند. پره های ساده از پره های دندانه دار محکم تر و ارزان ترند و ساخت آنها ساده می باشد، اما پره های دندانه دار عملکرد بهتری در انتقال حرارت از خود نشان می دهند. یکی از مشکلات استفاده از لوله های مجهز به سطوح توسعه یافته این است که ذرات معلق موجود در گازهای حاصل از احتراق ممکن است رسوب کنند. این مشکل به حدی است که در عمل برای سوخت هایی که حاوی خاکستر و ذرات معلق زیادی هستند، معمولاً از لوله های با پره های دندانه دار استفاده نمی شود. در این موارد با استفاده از زوائد میخی که احتمال رسوب بر روی آنها کمتر از پره های دندانه دار است، مقدار انتقال حرارت سمت گاز را بهبود می بخشند. به لوله های یک یا دو ردیف اول ابتدای بخش جابجایی، اصطلاحاً لوله های شوک یا شیلد می گویند. دمای گازهای حاصل از احتراق در این منطقه بسیار بالا می باشد و از طرفی بواسطه نزدیک بودن این ردیف لوله ها به بخش تابشی، امکان جذب از طریق مکانیزم تابش نیز سهم عمده ای در انتقال حرارت این لوله ها دارد. چنانچه مقدار سیال فرایندی در حال عبور از لوله های شیلد کاهش یابد، دمای این لوله ها بیش از حد بالا رفته و نهایتاً لوله ها خواهند سوخت. عموماً لوله های این بخش از مواد مقاوم تری در برابر حرارت انتخاب می شوند و از سطوح توسعه یافته نیز در این قسمت استفاده نمی گردد.
در هر دو بخش تابشی و جابجایی، باید شرایطی برای امکان انبساط و انقباض لوله ها به شکل مطمئن و بی خطر در نظر گرفته شود، از اینرو معمولاً سمت U شکل لوله را آزاد می گذارند تا لوله بتواند به راحتی و بدون ایجاد تنش در سیستم منبسط و منقبض شود.
اکونومایزر
همگن بودن جذب انرژی گرمایی در بخش تابشی کوره ها، بالابودن شدت انتقال حرارت بواسطه مکانیزم تابش، پایین بودن احتمال تشکیل رسوب در سطوح خارجی کویل های بخش تابشی، نیاز به دمای بالا در این بخش برای کوره های واکنشی و غیره از جمله ملاحظاتی هستند که سبب می گردند تا کوره ها به نوعیدطراحی شوند که سهم انتقال حرارت در کویل های تابشی بیش از کویل های جابجایی باشد. سهم دریافت انرژی در کویل های بخش تابشی کوره ها، حدوداً ۶۵ تا ۷۵ درصد از کل انرژی گرمایی جذب شده در کوره می باشد. در ادامه مقدار دیگری از انرژی گرمایی موجود در گازهای حاصل از احتراق در بخش جابجایی توسط سیال فرایندی جذب می گردد و مقداری نیز همراه گازها تلف می گردد. به عبارت دیگر انرژی گرمایی موجود در گازهای حاصل از احتراق بطور کامل توسط بخش جابجایی جذب نمی گردد، این امر دلایل متعددی دارد که از آن جمله می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
۱-چنانچه دمای سیال عبوری از بخش جابجایی از حدی بالاتر رود، احتمال تشکیل کک وجود خواهدداشت.
۲- در کوره های واکنشی به دلایل مختلفی ترجیح داده می شود تا واکنش ها در بخش تابشی اتفاق بیفتد، از اینرو بخش جابجایی نمی تواند تا حدی بزرگ شود که با جذب حرارت بیشتر، دما در این بخش بالا رفته و شرایط انجام واکنش مهیا گردد.
۳-به دلیل بالابودن سرعت گازهای حاصل از احتراق و پایین بودن زمان انتقال حرارت، کویل های بخش جابجایی نمی تواند تمام گرمای اضافی را جذب نماید. با توجه به راندمان پایین در لوله های بخش جابجایی (که در حقیقت یک مبدل گاز-مایع است) برای آنکه بخواهیم بخش بیشتری از گرما را جذب نماییم باید بخش جابجایی بزرگ تر شود، بزرگ شدن بیش از حد این بخش، علاوه بر اعمال هزینه های زیاد در ساخت کوره، سبب افزایش افت فشار هم در سیال فرایندی و هم در گازهای حاصل از احتراق می گردد. موارد مطرح شده فوق، از جمله عواملی هستند که سبب می گردد تا بخشی از انرژی گرمایی موجود در گازهای حاصل از احتراق، از طریق دودکش ها وارد اتمسفر شده و تلف گردد. برای جلوگیری از این موضوع، عموماً در کوره ها بر حسب شرایط طراحی، بعد از آخرین ردیف کویل های بخش جابجایی و قبل از فن و دودکش، از اجزائی به نام اکونومایزر استفاده می شود تا بوسیله آن ها مقداری از حرارت تلف شده را بازیافت نمایند. عموماً این تجهیزات به منظور گرم کردن سیال هایی غیر از سیال فرایندی که وارد بخش تابش می شود، استفاده می گردد. به عنوان مثال در کوره های الفین، از اکونومایزرها برای پیش گرم کردن آب ورودی به Drum Steam استفاده می شود. با اینکار راندمان حرارتی کوره را افزایش می دهند. البته مقدار بازیافت حرارتی در اکونومایزر، به دلیل سرد شدن گازهای حاصل از احتراق و رسیدن دمای آن به دمای زیر نقطه شبنم، با محدویت هایی مواجه است. چون باعث تولید کندانس در جریان گاز و بروز خوردگی شدید در دودکش خواهد شد. عموماً به منظور بهبود در میزان انتقال حرارت در بخش جابجایی، از کویل های فین دار استفاده می گردد.
پیش گرم کن هوا
ورود هوای مورد نیاز احتراق با دمای بالاتر به مشعل ها، سبب بالارفتن راندمان احتراق کوره خواهد شد. این موضوع سبب شده که در بعضی از کوره ها بالاخص در کوره های نصب شده در مناطق سردسیر که دمای هوا پایین است، از پیش گرم کن های هوا استفاده شود. از مهم ترین انواع این تجهیزات می توان به پیشگرم کن های بازیابی و احیائی اشاره نمود. پیشگرم کن های بازیابی یا recuperative از لوله های برهنه یا پره داری تشکیل شده اند که هوای سرد ورودی از داخل و هوای داغ از بیرون لوله عبور می کند و بدین ترتیب هوای ورودی به کوره پیش گرم می شود. پیشگرم کن های احیایی یا regenerative از یک استوانه گردان حاوی صفحه های فلزی متعدد تشکیل شده است. گازهای داغ از یک سو و هوای سرد از طرف دیگر این استوانه حرکت می کنند. با گردش استوانه، سطوح حرارتی انرژی را از گازهای داغ جذب کرده و به هوای سرد منتقل می کنند. توضیح اینکه پیشگرم کن های Regenerative بدلیل ساختار صفحه ای، بازده حرارتی بیشتری دارند ولی ساختمان پیچیده و وجود قطعات متحرک در آنها سبب شده تا هزینه ساخت و نگه داری این پیشگرم کن ها، نسبت به پیشگرم کن های Recuperative بالاتر باشد با پیش گرم کردن هوای ورودی به کوره، دمای شعله افزایش خواهد یافت، بالارفتن دمای شعله علاوه بر افزایش راندمان کوره سبب زیاد شدن مقدار NOx در گازهای خروجی از کوره خواهد شد. به همین دلیل پیشگرم کردن هوای ورودی نیز با محدودیت های عملی همراه است، از اینرو برای پیشگرم کن های هوای کوره ها مسیر کنارگذر نیز تعبیه می شود تا در صورت بالا رفتن بیش از حد دمای شعله، بتوان پیش گرم کن را از مدار خارج کرد.
دودکش
دودکش ها به صورت یک استوانه توخالی هستند که به شکل عمودی و در بالای بخش جابجایی کوره نصب می شوند تا گازهای حاصل از احتراق از طریق آن وارد اتمسفر گردد. از مهم ترین وظایف دودکش، ایجاد مکش طبیعی در کوره است که کمک می نماید تا هوای مورد نیاز احتراق از محیط وارد کوره شود. در بعضی از موارد دودکش روی پای های جداگانه قرار می گیرد و گازهای حاصل از احتراق توسط یک کانال به دودکش وارد می شود.
دمپر دودکش ها
به جهت تنظیم مقدار مکش کوره از دریچه هایی به نام دمپر در داخل دودکش ها استفاده می گردد. با بسته تر شدن دریچه های دمپر، گازهای حاصل از احتراق افت فشار بیشتری در حین عبور از دودکش دارند و فشار در کوره افزایش می یابد. از اینرو دمپرها با تنظیم مقدار جریان محصولات احتراق از دودکش، فشار درون کوره را تنظیم می نماید.
فشار درون کوره باید منفی باشد و عموماً در حدود ۰۵/ ۰ اینچ آب در قسمت پایینی بخش جابجایی، بخش جابجایی، کنترل می شود. بازکردن و بستن دمپر دودکش عموماً توسط زنجیر به طریق دستی و یا به شکل نیوماتیکی-هیدرولیکی انجام می شود. جنس ورق دریچه دمپرها بر حسب حداکثر دمای گاز خروجی از دودکش متفاوت است.
دمنده دوده یا blower Soot
عموماً سوخت های مایع دارای ناخالصی های بیشتری نسبت به سوخت های گازی هستند. این ناخالصی ها که عموماً شامل ترکیباتی از گوگرد، وانادیوم، سدیم و غیره هستند بر اثر احتراق، به فرم خاکستر و دوده بر روی سطوح حرارتی رسوب می کنند. این لایه رسوب کرده سبب کاهش انتقال حرارت، افزایش افت فشار و در نتیجه کاهش بازده کوره می گردد. از اینرو برای جلوگیری از کاهش بازده کوره باید این سطوح تمیز شوند. عموماً اینکار با استفاده از تزریق یک عامل تمیزکننده (Medium Cleaning) مانند آب، هوای فشرده یا بخار آب بر روی سطوح لوله ها صورت می گیرد. غالباً در مواردی که میزان رسوب ذرات جامد و دوده بر روی سطوح حرارتی در حدی باشد که بخار آب و هوای فشرده نتوانند آن ها را تمیز کنند از آب استفاده می گردد. برای تزریق بخار آب یا هوای فشرده از blower Soot ها استفاده می شود. این وسایل تجهیزاتی مکانیکی هستند که برای تمیزکردن line on سطوح حرارتی بخش جابجایی مورد استفاده قرار می گیرند. این تجهیزات بطور مستقیم عامل تمیز کننده را که عموماً بخار می باشد بر روی سطوح انتقال حرارت می پاشند و با اینکار سطوح حرارتی را تمیز می کنند. دمنده های دوده عموماً از قسمت های ذیل تشکیل شده اند:
۱- لوله یا Lance ، که بوسیله آن بخار به بخش جابجایی انتقال داده می شود.
۲-نازل یا نازل هایی بر روی Lance که سبب افزایش سرعت بخار و جهت دادن آن بر روی سطوح می گردد.
۳-یک سیستم مکانیکی برای قرار دادن یا چرخاندن Lance ممکن است عامل تمیز کننده بصورت بخار اشباع، بخار سوپرهیت یا هوا با فشار بالا باشد. با توجه به اینکه رطوبت موجود در بخار اشباع سبب سائیدگی سطوح حرارتی کوره می شود لذا بخار سوپرهیت به بخار اشباع ترجیح داده می شود. در مجموع انتخاب عامل تمیزکننده به تحلیل های اقتصادی و فنی بستگی دارد. عموماً دمنده های دوده به دو شکل کلی ثابت و تلسکوپی وجود دارند که ممکن است هر یک از آن ها بصورت دوار یا غیردوار باشند:
۱- دمنده های ثابت دوده (blower soot Position Fixed
این نوع از blower Soot ها به صورت ثابت در بخش جابجایی کوره ها نصب می شود. عموماً از این نوع در کوره هایی که دمای گازهای حاصل از احتراق در بخش جابجایی خیلی زیاد نمی باشد، استفاده می گردد. ممکن است این نوع بصورت دوار یا غیر دوار باشد. در نوع دوار دمنده دوده در بیرون بخش جابجایی مجهز به موتوری است که لوله مذکور را به چرخش وا می دارد.
۲- دمنده های دوده تلسکوپی (blower soot lance Retractable)
در صورتی که دمای گازهای حاصل از احتراق در بخش جابجایی بالا باشد ممکن است سوتبلورهای ثابت آسیب ببینند. در این گونه موارد عموماً از دمنده های تلسکوپی استفاده می گردند. این نوع نیز مشابه دمنده های ثابت بوده با این تفاوت که در مواقعی که از آن استفاده نمی شود، Lance یا لوله انتقال دهنده عامل تمیزکننده از بخش جابجایی خارج می شود. در هنگام عملیات تزریق بخار، این لوله توسط یک موتور وارد کوره می گردد. این نوع نیز ممکن است دوار یا غیر دوار باشد. عموماً میزان استفاده از سوتبلورها با توجه به دستورالعمل کارخانه سازنده می باشد و با توجه به سوخت مصرفی متفاوت است.
دمندهها
از دمنده ها در کوره هایی که سیستم هوارسانی اجباری دارند، استفاده می شود. ممکن است که دمنده ها سبب فرستادن هوا به درون کوره شوند که به آنها دمنده اجباری (fan draft forced) می گویند و یا هوا را از درون کوره به سمت دودکش بکشند که به آن ها دمنده القایی (fan induced) می گویند. در نوعی هم که به دمنده متوازن (draft Balanced) معروف هستند، از یک دمنده قبل از کوره برای ارسال هوا به کوره و از یک دمنده بعد از کوره برای کشیدن هوا از کوره به سمت دودکش استفاده می شود. جریان اجباری هوا برای کوره مزایایی دارد که از آن میان می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
۱- مقدار هوای اضافی مورد نیاز کوره کمتر می شود، این امر باعث می شود تا در یک کوره و در شرایط یکسان، در حالت جریان اجباری راندمان بالاتری نسبت به حالت جریان طبیعی بدست آید.
۲-با توجه به اینکه در این حالت، بهتر می توان میزان هوای ورودی به مشعل ها را تنظیم نمود، کنترل بهتر و دقیق تری بر فرایند احتراق کوره وجود خواهد داشت و مقدار آلاینده ها نیز کاهش می یابد.
۳-استفاده از فن ها سبب می شود تا جریان هوا بهبود یافته و در مجموع به فضای کمتری برای سیستم تامین هوای احتراق نیاز می باشد.
۴- ارتفاع مورد نیاز دودکش کاهش می یابد .
۵- عموماً در کوره ها و در مسیر عبور گازهای حاصل از احتراق، از تجهیزات بازیافت حرارتی استفاده می گردد. این تجهیزات سبب بالارفتن بازده احتراق می شوند ولی از طرفی در مسیر عبور گازهای حاصل از احتراق ایجاد افت فشار می نمایند. در این موارد با استفاده از جریان اجباری مشکل افت فشار و احتراق ناقص رفع می شود.
Bridgewall
در کوره هایی قدیمی برای جلوگیری از زبانه کشیدن شعله بین اتاق احتراق و دودکش یا بخش جابجایی دیواری تعبیه می شد که به آن bridgewall می گفتند. در طراحی های فعلی که چنین دیواری دیگر وجود ندارد، به دیوارهایی که وظیفه نگه داشتن مواد نسوز و بازتاب تابش شعله را بین اتاق احتراق و بخش جابجایی به عهده دارند، bridgewall اطلاق می گردد.
Header box
سر U شکل کویل های بخش جابجایی در هر طرف از بخش جابجایی بیرون آمده و مجدداً وارد بخش جابجایی می شود. یک محفظه یا اتاقک این اتصالات U شکل را در خود جای داده است که به آن اصطلاحاً box header اطلاق می شود.
دریچه ها
دریچه های مختلفی در کوره مورد استفاده قرار می گیرد. هر یک از این دریچه ها به دلایل خاصی مانند مشاهده بخشهای مختلف کوره، دسترسی به نقاط مختلف و درآوردن لوله های کوره، مورد استفاده قرار می گیرند. دریچه های دسترسی (door access) ها برای ورود نفرات به داخل قسمت های مختلف، دریچه های بازرسی (door observation) ها برای بازدید از نقاط مختلف کوره مثلاً مشاهده لوله های بخش تابشی، وضعیت مشعل ها و غیره و دریچه های مخصوص درآوردن لوله ها نیز به منظور خارج سازی لوله های موجود در قسمت های مختلف کوره برای تعمیر و تعویض وجود دارند. عموماً کوره ها دارای دریچه هایی موسوم به door explosion می باشند. عموماً این دریچه ها به صورت وزنی در حال بسته قرار داشته و در صورت بالارفتن فشار در firebox به شکل لولایی باز شده و سبب کاهش فشار در محفظه احتراق کوره می گردد
پایه ها
کوره و متعلقات آن بوسیله پایه هایی بر روی فونداسیون نصب می شوند که اصطلاحاً ستون یا pier می گویند.
نردبانها، سکوها و راهپله
برای دسترسی نفرات به قسمت های مختلف کوره نردبان ها، راه پله ها و سکوهایی در قسمتهای مختلف کوره وجود دارند. عموماً این اجزاء در قسمت هایی که شامل دریچه های بازرسی و دسترسی هستند، وجود دارد
آخرین ویرایش توسط مدیر:
