دانلود مقاله کوره ها

کوره ها دید کلی با توجه به اینکه در اکثر پروسس و فرایندهای با حرارت بالا از دستگاههای مخصوص که به دما و حرارت بالا مقاوم باشند، استفاده می‌گردد و گاهی بر حسب نوع پروسس و مواد ، محدودیتهای خاصی نیز برای استفاده از این دستگاهها وجود دارد که در محدوده بحث این مقال نیست، لذا در این قسمت به انواع کوره‌ها و دستگاههایی که در پروسس‌های شیمیایی حرارت بالا بکار می‌روند و بیشتر در رابطه با سیستم هتروژن است، استفاده می‌گردد.

هیچ کارگاه و کارخانه ای بدون انرژی حرارتی قادر به کار و تولید نیست.

در این میان ، کوره‌ها از مهمترین منابع تولید انرژی هستند و قسمت عمده هزینه تولید محصولات را انرژی حرارتی در بر می‌گیرد.

به عنوان مثال ، اگر مخارج پالایشگاهی برابر یک دلار باشد، یک‌چهارم آن ، خرج کوره و یا در حقیقت مخارج مربوط به سوخت می‌شود.

لذا با طراحی کوره مناسب و بالا بردن راندمان حرارتی ، می‌توان هزینه تولید را کاهش داد .

کوره‌های حرارت بالا طبقه‌بندی کوره ها واکنشهای شیمیایی در حرارت بالا اکثرا در انواع مختلف کوره مانند اتوکلاو ، تبخیر کننده دیک بزرگ ، اجاق ، تنور و غیره صورت می‌گیرد.

در صنعت ، اکثرا از کوره های صنعتی استفاده می‌شود.

کوره های صنعتی به دستگاههایی اطلاق می‌گردد که در آنها ، در اثر حرارت حاصل از سوخت یا واکنشهای شیمیایی و یا با استفاده از انرژی الکتریکی ، مواد یک سری تغییر فیزیکی یا شیمیایی را محتمل می‌گردند.

چیزی که مشخصه این کوره های صنعتی است، وجود دو پروسس مشخص می‌باشد: یکی اجرای پروسس تعیین مواد معین و دیگری ایجاد و استفاده از حرارت می‌باشد.

در نتیجه ، باید این دستگاهها از لحاظ تکنولوژیکی و انرژی ، طوری انتخاب گردند که از دو نظر تولید و مصرف مواد و تولید و مصرف انرژی رضایت‌بخش باشند.

در ساخت کوره ها باید مواد زیر پیش‌بینی گردد.: ظرفیت حداکثر در رابطه با انتقال انرژی از منطقه تولید به محل انجام واکنشها یک ضریب استفاده حداکثر از حرارت و در همان زمان ، اتلاف حداقل انرژی و روشهای احیاء انرژی‌های مختلف تولید محصولات نهایی با کیفیت بالا و راندمان بیشتر ساده بودن دستگاهها و استحکام آنها مکانیزاسیون و اتوماسیون کامل جریان عمل به‌علت تنوع و کثرت زیاد واکنشهای شیمیایی در حرارتهای بالا ، تعداد زیادی از انواع کوره های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با وجود این ، یک طبقه‌بندی کاملا مشخص برای همه کوره های مورد استفاده وجود ندارد.

ولی بطور عموم ، می‌توان آنها را بر حسب منشا انرژی ، نحوه گرم کردن ، نحوه پخت و نوع عملیات آنها و غیره طبقه‌بندی کرد که بطور خلاصه به این شرحند: بر اساس پروسس های تکنولوژیکی برحسب طبیعت انرژی تولید شده بر حسب نحوه گرم کردن کوره های بلند مدرن این کوره ها ، دارای ظرفیت مفید تا حدود 5000 متر مکعب دارند و از قسمتهای اساسی زیر ساخته شده‌اند: قسمت مربوط به شارژ دستگاه که دارای یک مخروط برای تغذیه مواد است که در زمانهای معینی باز و بسته می‌شود.

گلوگاه (Throat) که مواد (سنگ معدن ، کک و مواد دیگر) در این محل ریخته می‌شود.

قسمت حمزه یا استوانه (Shaft) که در آنجا احیای سنگ آهن شروع و انجام می‌گیرد.

قسمتن بدنه (Body) که احیای سنگ معدن ادامه دارد و دما در حدود 900 درجه سانتی‌گراد است.

قسمت شکم (boshed) که گشادترین قسمت کوره است و عمل احیای سنگ معدن آهن در آن قسمت ادامه می‌یابد.

در این قسمت ، دما در حدود 1000 درجه می‌باشد.

قسمت بوته یا کروزه (hearth) که قسمت زیرین کوره است و مذاب در آن قرار می‌گیرد.

قسمت کاتنالیزاسیون (tuyere) که هوای گرم با فشار از این قسمت وارد دستگاه می‌شود.

زمین و پایه بوته (کروزه) که بوته در روی آن قرار می‌گیرد.

کوره های القایی به طور کلی قسمت های مختلف کوره های القائی عبارتند از : الف- بوته : حاوی اسکلت فلزی کوره ، کویل ، جداره نسوز – هسته ترانسفورمر، وغها(yokes)پلات فرم (سکو) ب- تاسیسات الکتریکی شامل دژنکتور،سکیونر، ترانسفورماتور، مبدل فرکانس ، خازن ها ، چوکها، کلید های کولرها ،مکنده ها و تابلو های کنترل.

تاسیسات خنک کن: تاسیسات الکتریکی کوره القائی مثل ترانسفورماتور چوک ، خازن ها ، کلیدهای فشار قوی و تابلو مدار فرمان در محدوده ی زمانی خاصی می توانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی می گردند ، لذا این تاسیسات باید خنک گردند ، خنک کردن تاسیسات الکتریکی می تواند ب فن ، ارکاندیشن یا کولر گازی صورت گیرد .

کوره های القایی به طور کلی قسمت های مختلف کوره های القائی عبارتند از : الف- بوته حاوی اسکلت فلزی کوره ، کویل ، جداره نسوز – هسته ترانسفورمر، بوغها(yokes)پلات فرم (سکو) ب- تاسیسات الکتریکی شامل دژنکتور،سکیونر، ترانسفورماتور، مبدل فرکانس ، خازن ها ، چوکها، کلید های کولرها ،مکنده ها و تابلو های کنترل.

پ- تاسیسات خنک کن: تاسیسات الکتریکی کوره القائی مثل ترانسفورماتور چوک ، خازن ها ، کلیدهای فشار قوی و تابلو مدار فرمان در محدوده ی زمانی خاصی می توانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی می گردند ، لذا این تاسیسات باید خنک گردند ، خنک کردن تاسیسات الکتریکی می تواند ب فن ، ارکاندیشن یا کولر گازی صورت گیرد .

کویل و بدنه کوره در کوره های بوته ای و کوپل ، پوسته ی اینداکتور ، پوسته خنک کن و گلوئی کوره در کوره های کانال دار نیز باید خنک شوند این قسمت ها عموما با آب خنک می گردند(برخی از کوره های کوچک کانال دار بگونه ای طراحی می شوند که تمام قسمت های فوق الذکر یا قسمتی از آن با هوا خنک می شود ) و تاسیسات مخصوصی شامل مبدل های حرارتی ، پمپ ،برج خنک کن و غیره را دارا می باشد و معمولا مقصود از تاسیسات خنک کن همین قسمت می باشد .

تاسیسات الکتریکی کوره القائی مثل ترانسفورماتور چوک ، خازن ها ، کلیدهای فشار قوی و تابلو مدار فرمان در محدوده ی زمانی خاصی می توانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی می گردند ، لذا این تاسیسات باید خنک گردند ، خنک کردن تاسیسات الکتریکی می تواند ب فن ، ارکاندیشن یا کولر گازی صورت گیرد .

ت- تاسیسات حرکت بوته برای کوره های بزرگ هیدرولیکی و برای کوره های کوچک مکانیکی یا هیدرولیکی است و شامل جک های هیدرولیک ، پمپ هیدرولیک، مخزن روغن ، شیر ها ، فیلتر ها ، دیگر تاسیسات هیدرولیک و میز فرمان هیدرولیک یا سیستم های چرخ دنده ای دستی یا چرخ دنده ای موتوردار.

ث- محل استقرار کوره شامل اتاق محل استقرار بوته (furnace pit) ، فونداسیون ، چاله ی تخلیه ی اضطراری ،محل استقرار تاسیسات الکتریکی ، هیدرولیکی و خنک کن و محل استقرار تابلو های مدار فرمان ، تابلوی کنترل مدار آب و میز فرمان هیدرولیک می باشد .

ج- تاسیسات تهویه تاسیسات دوده و غبار گیر، بخصوص در کوره های بوته ای بزرگ را نیز می توان از تاسیسات مهم کوره بحساب آورد .

هر کدام از شش قسمت فوق مسائل و برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص دارد که این برنامه بسته به نوع کوره (کانال دار ، بوته ای )ظرفیت بوته ، فرکانس کوره (خط ، متوسط ، بالا )، سیستم خنک کن کور سیستم حرکت بوته و نوع جداره نسوز تفاوت هایی داشته اما در اصول همسانی زیاد وجود دارد .

به طور کلی مسائل مربوط به کوره های القائی بوته ای و کانال دار از جمله عوامل موثر در کار کوره ، چگونگی کنترل خوردگی و سایش و ...

با یکدیگر تفاوت هایی دارند لذا بهتر است دراین بررسی هر کدام به صورت جداگانه ای مورد مطالعه قرار گیرند .

کوره های القایی بدون هسته عوامل موثر در کار کوره مهمترین عوامل موثر در بالا بردن راندمان کاری کوره عبارت است از : اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره ، شارژ مناسب ، اپراتوری صحیح ، وضعیت جداره نسوز .

الف : اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره کوره های القایی بسته به نوع آن ( کانال دار ، بدون هسته ) ، ظرفیت آن ، مقدار فرکانس ، نوع سیستم خنک کن ، سیستم حرکت بوته و نوع جداره ی نسوز برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص به خود دارد و باید به دقت اجرا شود اصول و خطوط کلی تعمیر و نگهداری کوره های القایی در قسمت های بعدی خواهد آمد ب: شارژ مناسب کوره های بدون هسته ذوب القائی با فرکانس پایین تر از 250 هرتز تمام ذوب خود را تخلیه نمی کنند تا زمان شارژ بعدی کوتاه تر شود .

بعلت وجود ذوب در این کوره های مواد شارژ باید عاری از روغن و رطوبت باشد در غیر این صورت خطر پاشش ذوب و قطعات شارژ جامد به بیرون ار کوره وجود دارد ضمنا وجود روغن و دیگر مواد آلی باعث ایجاد دود در کارگاه می شود .

سرد بودن سرباره نسبت به ذوب در کوره های القائی ضمن اینکه این کوره ها را در امر احیای مواد اکسیدی ناتوان می کند باعث می شود این کوره ها نتوانند مقدار زیاد مواد اکسیدی ، خاک و سرباره را تحمل کنند و وجود مقادیر زیاد مواد غیر فلزی غیر آلی باعث ایجاد پل بالای ذوب بالای ذوب بخصوص هنگام سرد بودن ذوب می شود که خود می تواند مشکلاتی را در کار کوره ایجاد کند ابعاد نامناسب شارژ نیز می تواند هم مستقیما به جداره صدمه بزند و هم در ایجاد پل روی ذوب کمک نماید پ- اپراتوری صحیح چرخش و تلاطم ذوب در کوره های القائی بدون هسته به خصوص با فرکانس های پایین تر باعث می شود تهیه ذوب با آنالیز معین و همگن و درجه حرارت مشخص و یکنواخت ، ساده تر شود .

با این حال برای بالا رفتن راندمان و سلامت کوره اصولی را در کار با کوره باید رعایت کرد انتخاب شارژ مناسب ، دمای صحیح ذوب در مراحل مختلف، فرآیند تهیه ذوب ، شارژ کوره به روش صحیح ، اضافه کردن مواد آلیاژی و دیگر مواد افزودنی در زمان های صحیح و مقادیر معین ، توجه به تابلو های مدار فرمان وابزار و وسائل هشدار دهنده و توجه به مسائل ایمنی از جمله وظائفی است که اپراتور کوره ( کوره دار ) هنگام کار با کوره باید رعایت کند ، اپراتوری کوره با توجه به نوع کوره ظرفیت آن ، نوع ذوب تهیه شده، نوع شارژ مواد جامد و پارامتر های دیگر تفاوت می کند .

برنامه تعمیر و نگهداری کوره ، انتخاب شارژ مناسب و اپراتوری صحیح از جمله دستور العمل هایی است که معمولا فروشنده یا سازنده کوره همراه کوره ارسال می کند و می بایست جهت سلامت و بالا بودن راندمان کوره به آن ها عمل کند .

ت:وضعیت جداره نسوز: جداره کوره های القائی می تواند در اثر سایش مکانیکی به وسیله ذوب و شارژ جامد خوردگی شیمیایی به وسیله سرباره ، ذوب و آتمسفر کوره ، شوک های مکانیکی و حرارتی ، کندگی و انهدام در اثر برخورد و تصادم با شارژ جامد شیوه شارژ نامناسب و غیر متناسب بودن ابعاد و کیفیت شارژ ، درجه حرارت بیش از اندازه بالای ذوب آسیب دیده یا نازک گردد .(نصب و پخت ناصحیح جداره و هر گونه انفجار به هر دلیلی داخل کوره نیز می تواند باعث انهدام یا آسیب به جداره نسوز شود .

و یا در اثر رسوب مواد غیر فلزی غیر آلی بر جداره ضخیم گردد که هر دو مورد برای کوره مضر می باشد .

مورد اول ( نازک شدن جداره ) گر چه در مرحله اول باعث بالا رفتن توان گرمایی کوره می شود ولی در مجموع عمر جداره را پایین آورده و گاهی باعث توقف های اضافی می گردد مورد دوم ( ضخیم شدن جداره ) باعث پایین آمدن راندمان کاری کوره شده و گاهی در شارژ کردن نیز اخلال ایجاد می کند .

برای شناخت علل ضخیم شدن جداره و نازک شدن جداره بر اثر فعل و انفعال شیمیایی باید ترمومتالورژی ذوب ، سرباره ، آتمسفر کوره و آستر نسوز را شناخت به عنوان مثال وجود اکسید های قلیایی در ذوب آلومینیم در کوره هایی با جداره آلومینایی باعث اکسید شدن آلومینیم مذاب و تشکیل آلومینا و رسوب آن بر جداره و نتیجتا ضخیم شدن جداره می گردد در صورتی که وجود اکسید های قلیایی در کوره های با جداره سلیسی باعث خوردگی شدید آستر نسوز می گردد .

کنترل خوردگی و سایش جداره کوره های بوته ای بسته ای به شرایط کاری ، نوع جداره از نظر شیمیایی و فیزیکی ، نحوه نصب ، رطوبت گیری و پخت آستر ، نوع و کیفیت