کوره های ریکوپراتوری

کوره های ریکوپراتوری عمدتا برای تولید در تناژيهای متوسط مورد استفاده قرار می گیرند که جهت تولید ظروف ،شیشه های بطری سبز ،شیشه لامپ ها و فایبرگلاس مورد استفاده قرار می گیرند.بوسیله ریکوپراتور که یک استراکچر فلزی است میتوان هوا را تا دمای 800درجه سانتیگراد پیشگرم نمود.میانگین سن برای این کوره ها اکنون درحدود 10 سال می باشد که با شرایط انتخاب نسوز و گرم کردن و نگهداری مناسب قابل تغییر است.تا اواخر دهه شصت بدلیل اینکه همه کوره های ریکوپراتوری از سوخت مایع استفاده می کردند عمده این کوره ها از نوع اند پورت بود بدلیل اینکه طول شعله برای سوخت مایع بسیار زیاد است و باعث صدمه زدن به دیواره های روبه روی کوره می گردد با ورود گاز طبیعی به سوخت کوره ها و وجود طول شعله های کم اکنون طراحی ها به صورت نصب مشعل ها به صورت عرضی است.درحدود15 سال طراحان سعی در تغییر محل مشعل ها، بدون تغییردرکل طراحی داشتند.اما کم کم این نوع طراحی یعنی استفاده از مشعل ها به صورت عرضی و سایر تغییرات بدلایل زیر قابل توجیه شد.

1-سطح قابل توجهی از کوره بوسیله تبادل حرارتی با مشعل ها قرار خواهد گرفت

2-با تعداد مشعل بیشتری می توان سطح  را پوشش داد .

3-در نوع اند پورت بدلیل ورود بچ سرد به کوره و تماس سریع با بخش داغ مشعل احتمال پرت مواد فرار موجود در بچ بیشتر است و لی در نوع دوم در حقیقت زمانی برای پیشگرم بچ وجود دارد.

بدلیل وجود یک انتقال حرارت جابه جایی خوب در حقیقت نوع دوم یعنی u-melter  می تواند با یک سطح حرارتی مساوی و یک نوع مواد اولیه در دمایی کمتر (یعنی حدود 20 الی 30 درجه سانتیگراد کمتر )کار نماید.

نوع حرکت جا به جایی مذاب در کوره U-Melter

در کوره U-Melter بدلیل قرار گرفتن مشعل ها در عرض یکدیگریک منطقه داغ بنام hot zone  تشکیل می گردد که عمل پالایش نیز بدلیل گرم شدن و حرکتهای رو به بالا حباب های موجود در مذاب نیز شروع به خارج شدن می نمایند .

تغییرات دیگری نیز در این کوره ها داده شده از جمله وارد نمودن خوراک از دوطرف جهت توزیع بهتر بچ و همچنین توزیع یکنواخت دمایی و کاهش میزان خوردگی بدلیل اینکه مواد اولیه در هنگام ورود به دلیل اینکه بچ سرد است تمایل دارد به کناره ها برود و در تماس با آجرقرار گیرد که باعث خوردگی آجرها و نهایتا کاهش عمره کوره می گردد لذا وارد نمودن از دو طرف به معنی کاهش نسبی خوردگی برای کوره است.

ایستگاه گاز و داخل یک کوره ریکوپراتوری با قرار گرفتن مشعل ها در عرض کوره

نام کوره ریکوپراتوری به معنای بهبود دهنده ،برگرداننده ،نیروبخش روی این نوع کوره ها گذاشته شده است که در طراحی چنین کوره هایی مقداری از انرژی های تولیدی که فرصت مصرف در محفظه ذوب را پیدانکرده و هنگام عبور از مسیر دودکش به صورت دوجداره که از جداره وسط انرژی مذکور به همراه دود عبور می کند و از جداره میانی هوای سوخت مشعل ها توسط یک یا دو دستگاه فن جریان دارد ،پیش گرم شده و به سرمشعلهای کوره هدایت میشود که گاهی دمای هوای سوخت این کوره ها تا 800 درجه سانتیگراد میرسد که کمک قابل توجهی در بالابردن قدرت ذوب این کوره هامی باشد.

نحوه ورود هوا و گاز در یک کوره ریکوپراتوری به داخل کوره

کوره های ریکوپراتوری یکی از انواع کوره های شیشه است که عمدتاً برای تولید مذاب شیشه در ظرفیتهای متوسط مورد استفاده قرار می گیرد این ظرفیتها عمدتاً از 20 تن در روز آغاز میشود  که اخیراً توسط شرکت heye  این نوع کوره تا ظرفیت 300 تن در روز نیز مورد استفاده قرار گرفته است. . کوره های بزرگتر که از نوع سایدپورت و اند پورت هستند به دلیل نوع هوادهی کوره، که معمولاً هر 20دقیقه مسیر سوخت و هوا تغییر میابد دارای نوسان دمایی هستند که موجب تاثیرگذاری بر روی ویسکوزیته شیشه شده و برای کوره هایی که ثابت ویسکوزیته بسیار مهم است نمی تواند جوابگوی مناسبی باشد گرچه در بسیار از موارد برای یک محصول خاص می توان از انواع کوره استفاده نمود.برای تولید الیاف شیشه کوره نوع ریکوپراتوری ترجیح داده شده است که یکی از دلایل آن تاثیر نوسانات دمااست که می تواند برروی ویسکوزیته شیشه تاثیر گذار باشد.بدلیل استفاده از گلویی THROAT در سطح پایین این کوره ها ناخالصی کمتری در مذاب نهایی وجود خواهد داشت به همین جهت 90 تا 100 درصد ظرفیت مذاب حوضچه قابل استفاده است.

 البته در تولید محصولات ظریفی همچون الیاف شیشه بهتر است ظرفیت کشش کمتر انتخاب شود یا حجم مذاب ریفاینری را افزایش داد (این مورد درزمان بحث های تخصصی با طراحان کوره قابل بحث است).سطح مذاب این کوره ها متوسط از 40 مترمربع آغاز میشود و اخیراً تا 100 مترمربع نیز رسیده است.که البته در سیستمهای کوره های آنها بهبود قابل توجهی داده شده است و سیستم های OXY-FUEL نیز به این امر می تواند کمک شایانی نماید.از دیگر مزایای دیگر این کوره ها هزینه پایین کوره های ریکوپراتوری نسبت به کوره های ریجنراتوری است و کوتاه بودن زمان ساخت این کورهها و مسایلی و مشکلاتی که برای ریجنراتورها است که در این کوره ها حذف می گردد.خصوصاً در سالهای چهارم تولید به بعد کوره ها، که مسایل تعمیرات آنها افزایش می یابد بدلیل حذف ریجنراتور مشکلات مربوط به ریجنراتور را به همراه نخواهد داشت و دیگر اینکه زمان تعمیرات سرد را برای این کوره ها به حداقل میرساند یعنی تعمیرات این کوره ها در کمترین زمان ممکن امکان پذیر است.

یک روش ساده انتقال حرارت و در عین حال مناسب برای کوره های شعله مستقیم، استفاده از سیستم ریکوپراتوری است. این سیستم در محل خروجی گازهای داغ حاصل از احتراق نصب می گردد. هوای احتراق پس از گرم شدن در اثر تبادل حرارت با گازهای خروجی از یک کانال عایق بندی شده به قسمت مشعل ها هدایت می شود. بنابراین با نصب یک ریکوپراتور فلزی یا سرامیکی می توان یک کوره تک مشعلی را به یک کوره ریکوپراتوری تبدیل کرد. مشعل ها را در این نوع کوره می توان در ابتدای کوره و یا در دیوارهای جانبی آن نصب نمود.  یکی از مزایای کوره های ریکوپراتوری آن است که هوای احتراق آن گرچه در مقایسه با کوره های ریجنراتوری دارای دمای متوسط پائین تری است لیکن به صورت مداوم و یکنواخت در کوره دمیده می شود. در این کوره ها هوای سوخت توسط گازهای داغ خروجی بین 400 تا 700 درجه سانتیگراد گرم می شود.

کوره ریکوپراتوری درحال نسوز چینی

سیستم های کنترلی کوره های ریکوپراتوری:

جهت کنترل دمای کوره،سطح کوره و فشار نیاز است تا در نقاط مختلف کوره تجهیزات ابزار دقیقی نصب شود و بوسیله DCS کنترل می گردد. که کنترل صحیح کوره باعث افزایش عمر آن می گردد.هرگونه شوک حرارتی باعث وارد شدن صدمات غیرقابل جبرانی به کوره و نهایتا شرکت میگردد.

 1- سیستم کنترل دما:که به وسیله سیستم احتراق کوره کنترل می گردد و کنترل آن باید در5 ± درجه سانتیگراد صورت پذیرد نوسان کمتر در دما به معنی کنترل بهتر ویسکوزیته مذاب و در نتیجه بدست اوردن محصولی یکنواخت تر خواهد بود.

2- سیستم کنترل فشار کوره: این سیستم با دمپر خروجی گازهای حاصل از احتراق تنظیم فشاررا بر عهده دارد که جهت انجام صرفه جویی در انرژی این مقدار فشار بایستی قدری از مقدار صفر بیشتر نگه داری گردد تا فشار بسیار جزیی مثبتی در کوره داشته باشیم این فشار جزیی مثبت که در حدود 2-3 پاسکال است به ما کمک می کند تا از مکش هوای سرد به داخل کوره شود.زیر مکش هوای سرد به داخل کوره از درزهای مختلف باعث افت دما و در نتیجه مصرف بیشتر انرژی خواهد شد.لذا انتخاب سیستم کنترل فشار همانند دما دارای اهمیت بسیاری است .

سیستم کنترل فشار کوره های ریکوپراتوری با دمپر خروجی گازهای حاصل از احتراق

سیستم کنترل سطح: کنترل سطح نیز یکی از پارامترهای بسیار مهم برای افزایش عمر کوره است بدلیل اینکه نوسان زیاد در سطح کوره علاوه بر اینکه موجب کاهش کیفیت مذاب شیشه میشود باعث خوردگی شدید دیواره کوره در بخش تغییر سطح مداب می گردد.که در اثر افزایش خوردگی عمر کوره به طور قابل توجهی کاهش می یابد لدا استفاده از یک سطح سنج با دقت بالاترو دوام بیشتر می تواندعمر کوره را افزایش دهد خصوصا اینکه گاه از دو نوع سطح سنج برای کنترل سطح استفاده می کنند.

سطح سنج نوع لیزری برای کوره های ذوب شیشه

سایر سیستمهای کنترلی نظیر بوستینگ ،بابلرها برای یکنواخت کردن دما در تانک ذوب شیشه و استفاده از حداکثر ظرفیت تانک ذوب و یکنواختی بهتر ویسکوزیته و کنترل بوسیله دوربین های مدار بسته می تواند کمک فراوانی در افزایش کیفیت محصول تولیدی و عمر کوره نماید.

نسوزهای مصرفی در کوره های ریکوپراتوری:

انتخاب صحیح نسوز در کوره های شیشه بدون شک یکی از مهمترین بخش های کلیدی در صنعت شیشه به حساب می آید. در عمده کوره های شیشه در قسمت بدنه کوره از نسوزهای الومینیوم زیرکن سیلیکات که آجرهای زاک معروفند استفاده می گردد ولی در کوره های فایبر گلاس بر اساس تجربه بیست سال گذشته از نوع اجر های با دانسیته بالای کرومی استفاده می گردد که  اکنون دو شرکت معروف RHI,SEPR به تولید این نسوز ها می پردازند. یکی از دلایلی که از این نوع اجر ها برای دیواره های در تماس با مذاب استفاده می گردد مقاومت قابل توجه این آجر ها در برابر خوردگی مذاب می باشد خصوصا اگر در مذاب بور نیز وجود داشته باشد که خوردگی را به صورت قابل توجهی کاهش میدهد اکنون در بعضی کوره ها از اجرهای زاک نیز استفاده می گردد ولی به مرور زمان جای خود را به اجر های کرومی با دانسیته بالا خواهد داد. که استفاده از این نوع اجر باعث افزایش عمر کوره ها می گردد در نتیجه این کوره ها دارای توجیه اقتصادی برای بلند مدت خواهند شد.اکنون شرکت های چینی نیز اقدام به تولید این گونه اجرها نمودند ولی به دلیل پایین بودن تکنولوژی انها نسبتا عمر اجرهای انها کوتاه تر از نوع اروپایی است که در سالهای اخیر بهبود نسبی پیدا کرده است.

خوردگی 6 سانتی متری اجرهای با دانسیته بالا کرومی بعد از دوازده سال که یک نتیجه بسیار عالی در صنعت شیشه به حساب میاید.

                     میزان اندک خوردگی بعد از سال هفتم تولید در کوره الیاف شیشه ملاحظه می گردد.