the best industrial burner, boiler burner and furnace burner in the world
Search
Close this search box.

المشاعل الأفران الصناعية

Share This Post

منذ العصور القديمة وحتى يومنا هذا، كانت عمليات الاحتراق والأفران في قلب مجتمعنا. تلعب عملية الاحتراق والأفران الصناعية دورًا هامًا في حياتنا اليومية. يُستخدم الأفران لإنتاج كل ما نحتاجه اليوم، مثل الطعام والشراب. يتم تقسيم أنواع حرقات الفرن إلى فئات مختلفة استنادًا إلى تطبيقاتها واستهلاك الوقود.
تشمل التطبيقات عمليات الخزف أو المعادن، وعمليات المعالجة الحرارية، وأفران الصهر والصب للمعادن وغير المعادن، أو عمليات الصهر في صناعة الزجاج. حرقات الفرن الغازية وحرقات الفرن الوقود الغاز السائلية هي مواصفات إضافية للتصنيف الصناعي. تحتاج الأفران الصناعية إلى حرقات فرن صناعية متخصصة لأداء عمليات مثل المعالجة الحرارية أو الصهر. تم تصميم هذه الأفران لتوفير حرارة تتجاوز 400 درجة مئوية. تحدد حمولة الفرن ودرجة حرارته العملية نوع وعدد حرقات الفرن الصناعية التي يجب تثبيتها على الفرن.

كيف يعمل مشعل الفرن الصناعي؟

تنقسم المشاعل الصناعية إلى مشاعل مخلوطة مسبقًا وفوهات مختلطة بناءً على خلط الوقود والهواء. في المشاعل الممزوجة مسبقًا قبل مخارج الفوهات، يمتزج الوقود والهواء معًا. في المشاعل المختلطة بالفوهة، يحدث خلط الوقود والهواء بعد خروج الفوهة. وتقوم مروحة الطرد المركزي بتزويد هواء الاحتراق. بالنسبة للأفران الصناعية ذات درجة الحرارة العالية، من الضروري تسخين هواء الاحتراق باستخدام جهاز الاسترداد. جهاز الاسترداد عبارة عن مبادل حراري ينقل حرارة غاز المداخن إلى هواء الاحتراق.
يحتوي كل نوع من «المشعل الصناعي» على مخمد هواء وصمام وقود يتحكم في معدل تدفق الهواء والوقود الداخل بناءً على حمل الفرن. يقوم مزيج الهواء والغاز والإشعال بتوفير طاقة تنشيط الاحتراق وتشكل سلسلة الاحتراق اللهب. يؤثر رأس الموقد وغطاء اللهب على شكل اللهب.

أنواع المشاعل الصناعية في الأفران

وفقا لعمليات الفرن، يمكن تركيب حرقات الصناعية عموديا أو أفقيا على الأفران. يتم تصنيف مشاعل الفرن إلى لهب مباشر أو غير مباشر، وعالي السرعة، وعديم اللهب، وغني بالأكسجين، ومتجدد، ومتعافٍ.

مشاعل لهب مباشر أو غير مباشر

تحدد صناعة الفرن والمنتجات نوع الاتصال مع اللهب. في العديد من عمليات المعالجة الحرارية، حيث يجب ألا تتلامس غازات الاحتراق مع المنتجات، يتم استخدام حرقات لهب غير مباشر. تتصل أنابيب الإشعاع بالمشعل، وسينتقل اللهب من خلالها، بحيث يقوم آلية الإشعاع بنقل الحرارة إلى المنتجات. على عكس اللهب غير المباشر، تكون غازات الاحتراق في اتصال مع المنتجات في حرقات لهب مباشر.

industrial furnace burners-Honeywell Eclipse Single-Ended Radiant Tube Burner

1.شعلات عالية السرعة

يُقصد بالموقد عالي السرعة كموقد أن سرعة غازات الاحتراق من منفذ مخرجه تتجاوز. m/s 90 بالنسبة للمنتجات
.التجارية، قد تقع القيمة الاسمية ضمن نطاق 120 إلى 150 يجب تكوين مخرج بلاط الموقد بحيث تدخل منتجات الاحتراق من غرفة النار إلى جذر اللهب لتشكيل توزيع موحد لدرجة الحرارة. منذ الستينيات، تم استخدام الشعلات عالية السرعة على نطاق واسع في العديد من الصناعات مثل تطبيقات العمليات والمعادن والسيراميك.

2.الشعلات عديمة اللهب

الاحتراق البدون لهب، أو الاحتراق اللطيف، أو الاحتراق عالي الفعالية الحرارية (HiTAC) هو عملية في اللهب لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. كميزة لهذه الطريقة، يمكننا أن نشير إلى أن انبعاثات أكسيد النيتروجين (NOx) و أكسيد الكربون (CO) منخفضة للغاية بسبب امتزاج المتفاعلين بشكل كبير ودرجة حرارة اللهب المنخفضة والمتجانسة. يمكن تحقيق الاحتراق البدون لهب باستخدام تقنيات التخفيف بالأكسجين (MILD)، وتسخين هواء الاحتراق مسبقًا (HiTAC)، وطرق الاحتراق الموزع بشكل لاونظر (CDC).

Flameless burners
(أ) حرقة استردادية تعمل في وضع اللهب المرئي (ب) حرقة استردادية تعمل في وضع الاحتراق العديم لهب

3.الشعلات المخصبة بالأكسجين

طريقة لزيادة درجة حرارة الاحتراق هي استخدام الاحتراق المحسن بالأكسجين (OEC).
في هذه الطريقة، يتم حقن الأكسجين النقي مباشرةً في حرقة الفرن الصناعي. يمكن لحرقات الغنية بالأكسجين العمل مع خليط هواء وأكسجين وأيضًا مع الأكسجين النقي. في الصناعات، تُعرف هذه الحرقات على التوالي باسم مشاعل الهواء والأكسجين وحرقات الأكسجين. يجب أن يلاحظ أن درجة حرارة اللهب وتكوين أكسيد النيتروجين (NOx).

Oxygen enriched burners
لهب الغاز الطبيعي بقوة 2 ميجاواط مع (أ) حد أدنى من OEC، (ب) OEC متوسط، و(ج) أكسجين نقي بنسبة عالية.

4.المشاعل تجديديّة

تم تصنيع حرقات تجديديّة لإعادة تدوير الحرارة من غازات العادم وتقليل استهلاك الوقود. يمكن لحرقة تجديديّة مدمجة أن توفر أداءً تقريبيًا مُحسَّنًا بالكامل (كفاءة تقريبية تبلغ حوالي 90%) في استرجاع الحرارة من غاز العادم لأي مسخن. تُثبت حرقات تجديديّة على الجهتين المقابلتين لجدار الفرن. يمكن توفير عملية منخفضة التكلفة والصيانة من خلال الجمع بين نسبة عالية من التسخين المسبق وحد الحساسية للبيئة التشغيلية الدنيا.

يمكن لمشعل تجديديّة كاملة ومدمجة أن تعمل كجهاز مزدوج الاستخدام. إذ يتضمن مجموعة متكاملة اثنين من حرقات، وصمامات انعكاس، ومنطق انعكاس، واثنين من المُجدِّدات. تتضمن حرقة التجديد مجموعة من كرات السيراميك تمتص الحرارة من غازات العادم. خلال التشغيل المزدوج، يمكن لإحدى الحرقات أن تعمل مع توجيه الهواء النقي إلى مُجدِّدِها، ويمكن للأخرى أن تكون كمنفذ للعادم لتمرير غاز الدخان من خلالها. يتم تسخين هواء الاحتراق الذي يُغذَّى إلى الحرقة بالحرق عن طريق إزالة الحرارة المخزنة في كرات السيراميك. يمكن للحرقات تغيير عملية التشغيل بين الحرق والتفريغ عندما يحتاج المنتج أو العملية الفرنية إلى الحرارة.

5.حرقات استرداديّة

قد يكون استرداد الطاقة جزءًا لا يتجزأ من أي نظام احتراق. تعتبر معدات استرجاع الحرارة جزءًا منفصلًا في بعض أنظمة معالجة الحرارة. يمكن الإشارة إلى الحرقات على أنها إما تجديدية أو استردادية ضمن الطرق المستخدمة لاسترداد الحرارة.

عند الحاجة إلى تسخين الهواء أثناء الاحتراق، قد يكون استخدام الطاقة الحسية للغازات الساخنة للاحتراق خيارًا جيدًا. يمكن تحقيق ذلك باستخدام مبادلات حرارية ذات درجات حرارة منخفضة إلى متوسطة (تصل إلى 700 درجة مئوية)، والتي تعمل عادة كمبادلات تدفق معاكس. نظرًا لقيود المعادن، يُستخدم المُسترجعون عادةً في عمليات درجات حرارة أقل، ويمكن أن تكون مصنوعة من السيراميك عند الحاجة إلى عملية ذات درجة حرارة أعلى.

يُبنى مبادل الحرارة في حرقة الاسترداد بحيث تتم التخلص من منتجات الاحتراق الساخنة من خلاله، حيث يمكنها تسخين الوقود أو الأكسدة أو كليهما مسبقًا. قد تتسبب فروق درجات الحرارة والضغط الكبيرة بين تيارات مختلفة في تحديات في التصميم. يحمل استخدام طريقة استرجاع الحرارة في حرقة العديد من المزايا، بدلاً من استخدام مبادل حراري خارجي لاسترداد طاقة غازات الفرن الساخنة. تحتاج المبادلات الحرارية الخارجية إلى كمية كبيرة من القنوات الواسعة والمعزولة. ومع ذلك، قد تكون المبادلات الحرارية المدمجة أقل كفاءة مقارنة بتلك الخارجية وبالتالي تميل إلى وجود درجات حرارة مسبقة أقل. كما ذُكر أعلاه، يتحسن إشعاع اللهب عندما يتم تسخين الوقود أو الأكسدة الواردة مسبقًا بسبب زيادة درجة حرارة اللهب.

Recuperative Burners
يعمل المشعل ذاتي الاسترداد في وضع عديم اللهب.

تعتبر حرقات الاسترجاع الذاتي مجموعة واحدة من مكونات الحرقة ومبادل حراري. يُستخدمون عادة على أنابيب الإشعاع ذات الطرف الواحد أو في بعض الحالات الأنماط الحديثة من أنابيب الإشعاع ذات التداول. لا يوجد فقدان للحرارة في الجانب الهوائي بسبب التثبيت المباشر لفوهات الشعلة على نهاية الجانب الهوائي لوحدة الاسترداد.

مقالات لها صلة

مجاني

المشاعل الأفران الصناعية

«صناعة الأفران» ومنتجاتها تحدد نوع ملامسة اللهب. في العديد من عمليات المعالجة الحرارية، حيث يجب ألا تتلامس غازات الاحتراق مع المنتجات، يتم استخدام مواقد اللهب غير المباشرة.

Read More »
مجاني

طرق تقليل أكسيد النيتروجين(Nox)

خلال القرن الماضي، كانت انبعاثات أكسيد النيتروجين، التي تسمى أكاسيد النيتروجين، تتزايد باستمرار. ونظراً للتأثيرات المدمرة لأكاسيد النيتروجين على صحة المجتمع والبيئة، فقد تم تقييم الانبعاثات الناتجة

Read More »