موقد الفرن

أنواع موقدات الأفران

يُعد **موقد الفرن** مكونًا أساسيًا في الفرن الدوار، ويأتي بتصاميم متنوعة تلبي احتياجات الصناعات المختلفة وتحسّن كفاءة استهلاك الوقود. سيتم مناقشة بعض أنواع موقدات الأفران الأكثر شيوعًا في هذا القسم.

• موقد أحادي القناة: تُعد مواقد القناة الواحدة أو المواقد القياسية من أكثر أنواع مواقد الأفران استخدامًا. تتميز بوجود قناة واحدة للهواء والوقود، حيث يتم توصيل الوقود (عادةً من خلال فوهة) وهواء الاحتراق الأساسي (يتم توصيله عبر أنبوب أو مجرى). يتميز التصميم بالبساطة، لكنه يعتمد بشكل كبير على الاختلاط الطبيعي للوقود والهواء لتحقيق الاحتراق الكامل.
• موقد متعدد القنوات: يتميز هذا النوع بوجود قناة أو أكثر منفصلة للوقود عالي الضغط (عادةً من خلال فوهة)، وهواء أساسي، وهواء ثانوي، وهواء ثالثي. غالبًا ما تستخدم القنوات إدراجات من السيراميك أو المقاوم للحرارة أو المعدن لضمان الاستقرار الحراري. يُحسّن الترتيب الدقيق لقنوات الوقود والهواء من اختلاط الهواء بالوقود، مما يُحسّن كفاءة الاحتراق.
• موقد إدخال الاحتراق: تتميز هذه الأنواع من مواقد الأفران بتكوين متعدد القنوات، وتستخدم إدخالًا ذو شكل محدد لتحسين مزيج الهواء والوقود واستقرار الاحتراق. تُصنع الإدراجات عادةً من السيراميك أو المعدن عالي درجة الحرارة، ويمكن أن تأتي بأشكال هندسية متنوعة مثل القبة أو اللوحة.
• موقد الوقود المركب: يمكن لهذا النوع من موقد الفرن استخدام نوعين من الوقود، مثل الليغنيت أو غبار الفحم مع الغاز الطبيعي أو البترول المسال. يتكون التصميم عادةً من فوهة كبيرة للوقود الأساسي والوقود الثانوي يتم تزويده عبر خط أنابيب. تُوفر مواقد الوقود المركب مزيدًا من المرونة التشغيلية ويمكنها الحفاظ على الإنتاج تحت ظروف إمداد الوقود المتغيرة.
• موقد مماس: يقوم موقد المماس بتغذية مزيج الوقود والهواء بشكل مماس عبر مجرى إلى غرفة احتراق الفرن. يتطلب الموقد أنبوب فرن ثابت وغرفة اختلاط. بالإضافة إلى ذلك، يوفر موقد المماس كفاءة حرارية عالية وانبعاثات NOx منخفضة.
• موقد مركزي: يقوم موقد الفرن المركزي بتغذية مزيج الوقود والهواء محوريًا إلى الفرن. يحتوي على فوهة تقوم بتبخير الوقود والهواء الذي يتم تزويده عبر غرفة اختلاط. يتميز الموقد المركزي بالمرونة في نوع الوقود الذي يعالجه. علاوة على ذلك، يسهل التحكم بطوله ودرجة حرارة الفرن، لكنه يتطلب غرفة ما قبل الاحتراق وما بعد الاحتراق.
• موقد NOx منخفض: تم تصميم هذا النوع من موقد الفرن لتقليل تكوين أكاسيد النيتروجين (NOx) في الغلاف الجوي المؤكسد عالي درجة الحرارة. اعتمادًا على الفرن والحد المحدد، قد يحتوي موقد NOx منخفض على احتراق متدرج، أو اختزال تحفيزي غير تفاعلي انتقائي، أو إعادة تدوير غاز الفرن عبر مفاعل خارجي.

مواصفات وصيانة موقد الفرن

المواصفات

تُعد المعايير الرئيسية التي يجب مراعاتها عند الشراء عدد وأنواع مواقد الأفران، وتُعد كفاءة التشغيل أمرا هاما. تتميز جميع النماذج بمواصفات مختلفة لأنها تناسب أنواع مختلفة من الأفران.

• السعة: يشير هذا إلى كمية الوقود التي يمكن لموقد الفرن استخدامها في الساعة. يرتبط هذا بكمية الحرارة التي يحتاجها الفرن لصنع منتجات جيدة. عادةً ما تدعم السعة الأكبر الأفران الأكبر حجمًا.
• الضغط: يشير هذا إلى ضغط الوقود الذي يعمل به الموقد. يمكن أن يكون منخفضًا أو متوسطًا أو مرتفعًا. يؤثر الضغط على كيفية اختلاط الوقود بالهواء واحتراقه. يساعد الاحتراق عالي الضغط على تحسين اختلاط الوقود بالهواء.
• القطر: حجم أنبوب أو فوهة موقد الفرن مهم. تُناسب القطع الصغيرة الأماكن الضيقة بينما تُناسب القطع الأكبر المناطق المفتوحة.
• المواد: تُصنع مواقد الأفران من مواد مختلفة، مثل الحديد الزهر أو الفولاذ المقاوم للصدأ. تُعد المتانة والتوافق مع أنواع الوقود ومقاومة الحرارة عوامل أساسية عند الاختيار.

الصيانة

تُساعد الرعاية المنتظمة على الحفاظ على عمل الموقد بشكل جيد وتقليل الأعطال. تتضمن بعض النصائح العامة للاستخدام طويل الأمد:

• التنظيف: أخرج موقد الفرن بشكل دوري ونظّفه بدقة. اغسله بالماء والمنظف ثم جفّفه تمامًا تحت أشعة الشمس. يُعدّ هذا أمرًا مهمًا لإزالة الأوساخ والأتربة التي تتراكم بمرور الوقت.
• التزييت: ضع المزيد من الزيت على الأجزاء المتحركة مثل البراغي والموصلات. يجب أيضًا تزييت المفصلات والمكسرات والبراغي لمنع التلف الناتج عن التسخين أو الكسر بسبب الاحتكاك.
• فحص التلف: فحص موقد الفرن بانتظام بحثًا عن علامات التآكل أو الضرر، مثل الشقوق أو المناطق المشوهة أو الأجزاء الفضفاضة. في حالة اكتشاف أي ضرر، يُرجى إصلاحه بسرعة أو استبداله لضمان الاستخدام الآمن.
• التعديل: بعد الاستخدام الطويل، قد تحتاج المعايير الوظيفية إلى تعديل. يُرجى تغيير حجم الهواء والوقود وفقًا لمتطلبات الفرن لضمان حالة الاحتراق الصحيحة وتحسين الكفاءة.
• التثبيت: يُرجى التحقق وتثبيت جميع الروابط والمفاصل بشكل متكرر. تأكد من أنهم مرتبطون بإحكام، وتجنب تسرب الغاز وضمان التشغيل الآمن.
• العزل الحراري: حافظ على حالة العزل الحراري لموقد الفرن. يُرجى استبداله في الوقت المناسب إذا كان تالفًا أو مهترئًا لتجنب فقد الحرارة وتحسين كفاءة الطاقة.

سيناريوهات استخدام موقد الفرن

• صناعة الأسمنت:

  تُعد مصانع الأسمنت مجال التطبيق الرئيسي لمواقد الأفران المقاومة للحرارة من نوع الأسمنت. يمكن لموقد الفرن المقاوم للحرارة من نوع الأسمنت التكيف مع عملية إنتاج الأسمنت بأكملها وخصائص أنواع الوقود المختلفة. من خلال تحسين القيمة الحرارية للوقود، يُعظم استخدام القيمة الحرارية.

• صناعة المعادن:

  يمكن استخدام مواقد الأفران المقاومة للحرارة من نوع الأسمنت لتحقيق صهر المعادن في صناعة المعادن. على سبيل المثال، في صناعة الحديد والصلب، يمكن استخدامها لصهر الحديد والصلب باستخدام أنواع مختلفة من الوقود، بما في ذلك الزيت الثقيل وزيت الديزل والغاز الطبيعي وغيرها. لن تتأثر جودة المنتج بالاحتراق المتساوي والمستقر الذي يوفره.

  في صناعة المعادن غير الحديدية، يمكن أيضًا استخدام مواقد الأفران الدوارة المقاومة للحرارة من نوع الأسمنت في عمليات صهر المعادن غير الحديدية المختلفة. على سبيل المثال، يمكن تحسين وتعديل إعدادات احتراق الألومنيوم والنحاس والرصاص والزنك والمعادن غير الحديدية الأخرى بواسطة مواقد الأفران الدوارة. وبالتالي، يُحسّن استخراج واستخدام المعادن غير الحديدية.

• صناعة الزجاج:

  في صناعة الزجاج، تُعد مواقد الأفران المقاومة للحرارة من نوع الأسمنت مسؤولة عن صهر المواد الخام. في الوقت نفسه، يجب عليهم ضمان توزيع الحرارة بشكل موحد، وهو أمر ضروري للحصول على منتجات زجاجية عالية الأداء وعالية الجودة.

• معالجة المعادن:

  تتطلب معالجة المعادن، مثل معالجة خامات مثل النحاس والنيكل وغيرها، الكثير من الحرارة. يرجع ذلك إلى ضرورة حدوث التفاعلات أو التغيرات الكيميائية عند درجات حرارة عالية. يجب ضمان هذه الظروف باستخدام مواقد الأفران الدوارة لمعالجة المعادن.

• صناعة الأدوات الصحية:

  تلعب مرافق الأدوات الصحية دورًا مهمًا في الحياة الذكية للمدينة. تحتاج صناعة الأدوات الصحية إلى درجات حرارة عالية وثابتة طوال عملية إطلاق النار لضمان استقرار ومتانة الأدوات. يُعدّ التحكم الدقيق في درجة الحرارة ضروريًا طوال عملية إطلاق النار في صناعة الأدوات الصحية لضمان استقرار ومتانة المنتج. يمكن لمواقد الأفران الدوارة للأدوات الصحية توفير درجة حرارة عالية ثابتة وموحدة، وبالتالي تلبية متطلبات جودة صناعة الأدوات الصحية.

كيفية اختيار موقد الفرن

• متطلبات الإنتاج:

  الغرض الأساسي من الفرن هو إنتاج كمية محددة من المواد خلال فترة زمنية محددة. عند تحديد نوع الفرن المطلوب، من المهم تقييم الكمية المطلوبة.

• مصدر الوقود:

  تتطلب مواقد الأفران مصدرًا للوقود للعمل. ستلعب عوامل مثل التوفر والميزانية دورًا في تحديد نوع الوقود المستخدم. يُعدّ الغاز الطبيعي وفيرًا ويُوفر خيارًا فعالًا من حيث التكلفة. يُعدّ الفحم أيضًا وقودًا شائعًا الاستخدام، ولكنه يتطلب المزيد من العمليات اليدوية للتشغيل. يُعدّ الكهرباء بديلاً، لكنه يُوفر ناتجًا أقل. يتم مناقشة خيارات الوقود الأساسية بمزيد من التفصيل في المقالة الرئيسية.

• متطلبات درجة الحرارة:

  تتميز كل مادة بدرجة حرارة محددة يجب تسخينها عندها لتحقيق النتيجة المرجوة. يجب أن تكون درجة حرارة تشغيل موقد الفرن عالية بما يكفي لتلبية هذه المتطلبات. تتطلب مواد مثل السيراميك والأسمنت درجات حرارة تشغيل تزيد عن 1200 درجة مئوية.

• الميزانية:

  سيحدد المبلغ المتاح من المال في النهاية نوع الفرن الذي يتم اختياره. يجب أن تشمل الميزانية تكلفة التثبيت وتكلفة التشغيل. غالبًا ما تتمتع النماذج الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة بسعر شراء أعلى، لكنها يمكن أن توفر مبالغ كبيرة من المال على المدى الطويل.

• التأثير البيئي:

  سيساعد أيضًا قياس البصمة الكربونية للفرن على تحديد نوع الموقد المطلوب. تُحدث انبعاثات الكربون تأثيرًا ماليًا على الشركات. سيُطلب تقليل الانبعاثات اختيار فرن به موقد فعال من حيث الكفاءة، بالإضافة إلى تصميم فعال من حيث استهلاك الوقود.

• وقت الإطلاق:

  سيؤثر أيضًا الوقت المخصص لعملية الإطلاق على اختيار الفرن. سيُطلب موقد عالي السعة لدورة تشغيل سريعة. إذا كان هناك وقت كافٍ للعملية، يمكن اختيار خيار أكثر اقتصادًا يستخدم طاقة أقل.

الأسئلة والأجوبة

س1 ما هي أحدث الاتجاهات في مواقد الأفران؟

ج1 أصبحت اتجاهات مثل استعادة الحرارة المهدورة، والمواد المتقدمة، والمغذيات الدوارة ذات الإزاحة الإيجابية المغلقة بالهواء، والاختزال التحفيزي الانتقائي لتقليل انبعاثات NOx، وأنظمة التحكم الآلي، وأنظمة الهواء الثانوية عالية الكفاءة، ومواقد الأفران ذات انبعاثات NOx منخفضة شائعة الاستخدام.

س2 ما هي بعض الطرق لتحسين كفاءة موقد الفرن؟

ج2 استخدم أنظمة استعادة الحرارة المهدورة، وركز العزل، وحسن عملية الاحتراق، استخدم مواقد الأفران عالية الكفاءة، واحافظ على موقد الفرن بشكل صحيح، وأتمتة نظام التحكم، وحسن اختيار الوقود.

س3 ما هي فوائد استخدام مواقد الأفران ذات انبعاثات NOx منخفضة؟

ج3 تُساعد مواقد الأفران ذات انبعاثات NOx منخفضة على تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين، وتحسين جودة الهواء، وحماية البيئة، والامتثال للمتطلبات التنظيمية، وتعزيز استدامة العمليات الصناعية، وتعزيز الممارسات التجارية المسؤولة.

س4 ما هي مكونات موقد الفرن؟

ج4 تتضمن المكونات الرئيسية لموقد الفرن الجسم، ومدخل الهواء الأساسي، وفوهة الوقود، وغرفة الاحتراق، ومدخل الهواء الثانوي، والحلق، وقرص الفوهة، وتصريف الرماد الطائر، والأسطوانة الدوارة، والمختم، وغطاء النهاية، وغطاء الفرن.

س5 ما هي أنواع مواقد الأفران المختلفة؟

ج5 تتضمن أنواع مواقد الأفران المختلفة موقد المزيج من الزيت والغاز، وموقد الغاز المختلط مسبقًا، وموقد الغاز المباشر، وموقد تحويل الغاز من الفحم المسحوق. لكل نوع خصائصه ومجالات تطبيقه الخاصة.