انواع کوره

انواع كوره

كوره ها به سه دسته كلي تقسيم مي شوند.كه عبارتند ازكوره هاي با لوله آتشين(Fire Tube Heater) ، كوره هاي با شعله مستقيم(Direct-fired Heater) و كوره هاي كنوكسيوني(Convectional Heater)

1. كوره هاي با لوله آتشين(Fire Tube Heater) : اين كوره ها كاربرد كمتري در صنايع پالايش نفت و پتروشيمي دارند. در اين كوره ها گاز حاصل از احتراق از داخلTubeهاي غوطه ور در سيال موجود در پوسته كه معمولا                           Boiler Feed Water  مي باشد عبور  مي كند كه در اين صورت سيال فرآيندي گازهاي حاصل از احتراق مي باشد مانند كوره اصلي واحد بازيافت گوگرد در فرآيند كلاوس. البته ممكن است كه سيال فرآيندي سيال موجود در پوسته باشد.
2. كوره هاي با شعله مستقيم (Direct-fired Heater): اين كوره ها كه بيشترين كاربرد را  در صنايع دارند حرارت از         طريق احتراق سوخت توسط برنرها در داخل كوره ها ايجاد شده و دماي سيال داخل Tubeها را كه از داخل كوره عبور    مي كنند را افزايش مي دهد.
3. كوره هاي كنوكسيوني(Convectional Heater): اين كوره ها كاربرد اندكي در صنايع دارند. در اين كوره ها فقط از حرارت گاز هاي حاصل احتراق استفاده مي شود.تمام حرارت به روش جابجايي انتقال يافته و تشعشع نقشي در انتقال حرارت ندارد.

كوره هاي نوع دوم كه بيشترين كاربرد را در صنايع دارند از نظر ساختمان به دونوع استوانه اي (Cylinderical Heater) و جعبه يا كابيني (Box Heater) تقسيم بندي مي شوند .

 نوع استوانه اي آن معمولا داراي ظرفيت متوسط و پايين بوده و فضاي كمي را اشغال مي كند و به عنوان پيش گرم كن ،سوپر هيتر و ري بويلر استفاده مي شود. در اين كوره ها Tube هاي محفظه احتراق عمودي بوده و برنر ها در كف كوره و به طرف بالا نصب مي شوند و تعدادآنها بين يك تا شش عدد مي باشد.

كوره هاي با ظرفيت بالاتر بصورت جعبه اي ساخته مي شوند. در اين نوع كوره ها آرايشTube ها در محفظه احتراق      مي تواند بصورت عمودي ، افقي، مورب و يا U شكل و آويزان  در وسط محفظه احتراق باشد. همچنين اين كوره ها          مي توانند داراي چند محفظه احتراق جداگانه  همراه با ناحيهConvection  و دودكش مشترك باشد(Multi Cell). در اين كوره ها ممكن است در محفظه احتراق يك ديوارحائل(Dividing Bridge Wall) در نظر گرفته شود كه به عنوان          يك Refractory عمل كرده و عمل بازتاب را انجام داده و باعث  افزايش انتقال حرارت به روش تشعشع مي شود               و همچنين باعث گردش بيشتر و ماندگاري بيشتر گازهاي حاصل از احتراق در محفظه احتراق مي گردد و انتقال حرارت به روش جابجايي را افزايش مي دهد. در كوره هاي كابيني برنر ها مي توانند در كف كوره قرار گرفته و يا در ديوار كوره نصب شوند و شعله آنها مي تواند عمود بر ديوار كوره و يا موازي با آن باشد كه به اين نوع برنر Radiant Wall Burner  گفته مي شود كه هدف از نصب آن افزايش دماي Refracory  مي باشد. در كوره هايي كه از اين نوع برنر استفاده مي شود انتقال حرارت بصورت تشعشع از Refracory به Tube مورد نظر بوده و تشعشع شعله بهTube مهم نمي باشد. همچنين در موارد معدودي نيز برنرها در سقف كوره نصب مي شوند.

تقسيم بندي براساس چگونگي تامين هواي احتراق

تقسيم بندي كوره هاي با شعله مستقيم چه نوع استوانه اي و چه نوع جعبه اي آن از نظر چگونگي تامين هواي احتراق نيز انجام مي گيرد. كه عبارتند از

1. Natural Draft Heaterيا كوره هاي با كوران طبيعي : در اين كوره ها هواي محيط به دليل اختلاف دانسيته هواي داخل كوره و بيرون آن وارد كوره مي شود .
2. Force Draft Heaterيا كوره هاي با كوران اجباري: در اين كوره ها هوا از طريق فن((F.D.Fan وارد كوره مي شود.
3. Induce Draft Heaterيا كوره هاي با كوران مكشي: در اين كوره ها  جريان گاز هاي حاصل از احتراق توسط يك فن(I.D.Fan) از داخل كوره به بيرون كشيده مي شود و به ورود جريان هوا به داخل كوره كمك كرده و مكش داخل كوره را افزايش مي دهد.
4. Balance Draft Heater: در اين كوره ها هم از( (F.D.Fanو هم از(I.D.Fan) استفاده مي شود. اين كوره ها داراي پيش گرم كن هواي احتراق بوده كه باعث افزايش راندمان كوره تا حدود 10 درصد مي شود.

تقسيم بندي براساس نوع برنر

يكي از اجزا مهم كوره ها برنرهاي آن مي باشد. برنر ها در كوره ها به منظور اختلاط كامل سوخت و هوا براي رسيدن به حداكثر بازيافت حرارت از واكنش احتراق به كار         مي روند. در طراحي برنر افزايش راندمان حرارتي آن  كه اثر مستقيم بر راندمان كوره دارد و كاهش آلايندگي       مد نظر قرار مي گيرد. رسيدن به اين دو هدف مشكل     مي باشد زيرا افزايش راندمان يعني افزايش دماي شعله از طريق اختلاط كامل كه منجر به افزايش آلايندگي آن        و توليد NOX مي گردد و بلعكس . بدين منظور از برنر هاي با تكنولوژي جديد(Staging Burner ) استفاده مي گردد. برنر ها به چهار نوع اصلي تقسيم بندي مي شوند.

1. Raw Gas Burner: دراين برنرها سوخت و هواي احتراق بطور جداگانه وارد برنر شده و  قبل از واكنش احتراق با هم مخلوط نمي گردند. اين برنر ها داراي راندمان پاييني بوده و شعله هاي آن بزرگتر و بلندتراز انواع ديگر برنرها  بوده و دماي شعله در آن ها پايين مي باشد.
2. Premix Burner: در اين برنر ها هوا و سوخت بطور كامل قبل از انجام واكنش احتراق با  هم مخلوط مي شوند. در اين برنرها دماي شعله و راندمان آن بالا مي باشد و شعله كوتاه ، فشرده و پهن بوده و با شدت زيادي مي سوزد.اين برنرها هواي اضافي كمتري لازم دارند و به دليل دماي بالاي شعله NOX بيشتري توليد مي كنند.
3. Premix BurnerPartially: در اين برنرها مقداري از هوا قبل از برنر با سوخت مخلوط مي گردد ( هواي اوليه) و مقداري نيز در محل شعله و موقع انجام واكنش وارد كوره مي شود( هواي ثانويه). اين نوع برنر داراي انعطاف عملياتي مناسبي بوده و عملكرد و مشخصات آن بين دو نوع برنر قبلي مي باشد.
4. Staging Burner: در اين برنرها با تكنيك هاي مختلف ( تزريق سوخت و يا هوا در چند  مرحله) دماي شعله پايين آورده شده بدون اينكه راندمان حرارتي برنر كاهش يابد. در نتيجه با حفظ راندمان برنر ميزان آلاينده ها كاهش مي يابد.توزيع حرارت در اين برنرها يكنواخت تر بوده بنابراين احتمال ايجاد Hot Spot رويTube ها كمتر مي شود. در اين برنر ها طول شعله بلندتر  از برنر هاي نوع دوم و سوم  مي باشد.

علاوه بر چهار نوع اصلي برنر انواع ديگري از برنرها نيز وجود دارند. به عنوان مثال مي توان بهSoot Formation Burner اشاره كرد. در اين برنرها هدف ايجاد حرارت تشعشي مي باشد.  بنابراين با كم كردن هواي احتراق ورودي به برنر به ميزاني كه احتراق به صورت ناقص انجام گردد باعث تشكيل دوده در برنر و افزايش انتقال حرارت به روش تشعشعي مي شوند. البته هواي مورد نياز برنر براي احتراق كامل سوخت در مراحل بعدي تامين مي گردد. و يا اينكهRadiant Wall Burner ها ، هدف از استفاده از اين برنرها حرارت دادن به Refractory و انتقال حرارت تشعشعي از Refractory به Tube ها مي باشد.

سوخت كوره ها نيز مي تواند سوخت گاز مانند گاز طبيعي و گاز هاي پالايشي و يا سوخت مايع مانند انواع نفت كوره سبك و سنگين و يا هردو نوع سوخت گاز و مايع باشد.

متغيرهاي عملياتي

در بهره برداري از كوره ها سعي مي شود كه 5 هدف، ايمني كاركنان، حفظ مسائل زيست محيطي، آسيب نرسيدن به تجهيزات كوره، تامين حرارت كافي براي سيال فرآيندي ، افزايش راندمان كوره تا حداكثر مقدار ممكن تامين گردد.

براي رسيدن به اين اهداف بايد با اندازه گيري پارامترهاي مختلف واكنش احتراق را دقيقا  كنترل كرده و با پايش مرتب    و مستمر عملكرد كوره  تغييرات مورد نياز را براي بهبود عملكردآن اعمال نمود.

مهمترين متغير هاي عملياتي در كوره ها عبارتند از  1. مكش كوره(Draft)  2. هواي اضافي (Excess Air) 3. فشار و دبي سوخت 4. فشار و دبي و دماي بخار پودر كننده در صورتي كه از سوخت مايع در كوره استفاده شود .

علاوه بر متغير هاي ذكر شده بايد دماي محفظه احتراق ، دماي خروجي ناحيه Convection ، دماي بدنه كوره ، دماي گاز هاي خروجي از دودكش، دماي پوسته Tube ها(TX) و دماي سيال خروجي ازكوره ، وضع ظاهري شعله ، محفظه احتراق و Refractory ، دبي خوراك در  هر پاس ، افت فشار هر پاس كوره ، شرايط و رنگ گاز خروجي از دودكش مدنظر قرار گيرد.