עיבוד חומרים בטמפרטורה גבוהה היא אחת מפעולות המפתח בתעשיות רבות, בהן חשיפה תרמית כלולה ברשימת התהליכים הטכנולוגיים הבסיסיים. התנאים לארגון הליך זה עשויים להיות שונים, מה שגורם להבדלים במאפיינים של הציוד המשמש. באופן כללי, מקטע היחידות, שבזכותו מתבצע טיפול בחום אינטנסיבי, נוצר על ידי תנורים בטמפרטורה גבוהה לשימוש תעשייתי.
סיווג ציוד לפי עקרון ייצור החום
היום, אין דרך אוניברסלית לייצר אנרגיה תרמית, שתתאים באותה מידה לתנאי הפעלה שונים. עם זאת, ניתן לייחד קבוצה צרה של הסוגים הבאים של התנורים הפופולריים ביותר המשמשים לטמפרטורה גבוההחימום:
- דלק. השיטה המסורתית להפקת חום, המופקת מאנרגיה כימית על ידי שריפת דלקים מוצקים, גזים ונוזלים.
- חשמל. פלח רחב של יחידות נוחות ובטוחות לשימוש. בקטגוריית תנורים חשמליים בטמפרטורה גבוהה, בולטים גם דגמי אינדוקציה וקשת חשמלית מודרניים יותר. חסרון נפוץ של ציוד כזה הוא העלות הגבוהה של אנרגיה חשמלית, המושקעת בהיקפים גדולים.
- אוטוגני. תנורים מסוג זה פועלים עקב התגובות של בעירה וחמצון של האלמנטים הכלולים בחלקי העבודה המעובדים. לדוגמה, במהלך ניפוח ברזל נוזלי עם חמצן, הפחמן מתחמצן עם שחרור חום טבעי. ברור שהשימוש בתנורים אוטוגניים מועיל מבחינה כלכלית, שכן למעשה אין צורך בתאי דלק נוספים, אך לא כל מתקני הייצור מספקים בדרך כלל תהליכים טכנולוגיים עם חמצון ובערה. ככלל, זה חל על תחומי עיבוד מתכות של מתכות וסגסוגות.
תנור קאמרי
זהו אחד מהעיצובים הנפוצים ביותר של יחידות טמפרטורה גבוהה, שנועד לספק אפקט תרמי עם חימום מהיר לרמה הרצויה. על מנת לשמור על פיזור אחיד של אנרגיה תרמית בייצור, נעשה שימוש נוסף בגז מיוחד ובאמצעי חמצון. מצב החימום המרבי בתנורים בטמפרטורה גבוהה מגיעים ל-1800 מעלות צלזיוס, אם אנחנו מדברים על מודלים תעשייתיים סטנדרטיים לייצור מתכות. חשמל משמש בדרך כלל כמקור אנרגיה - פוטנציאל ההספק נע בין 0.5 ל-3.5 קילוואט בממוצע.
תנורי צינור
מגוון דגמים בטמפרטורה גבוהה של ציוד תנורים עם אפשרות לאספקה כיוונית של זרמי חום. העיצוב מספק חימום ובלוקים נפרדים, שהמכניקה הסיבובית שלהם מאפשרת לך לעבוד בזוויות שונות, בהתאם לדרישות הנוכחיות. דגמים מסוימים של תנורים צינוריים בטמפרטורה גבוהה מצוידים בכור קוורץ עם ראשים אטומים לגז. פתרון עיצוב זה מספק את ההשפעה של בעירה כפולה של גזים, אשר גם יוצר תנאים למזעור משאבי הדלק הראשוניים. כפולטי חום, משתמשים בדרך כלל במודולים מבודדי חימום מסוג חתך, המספקים חימום עד 1200 מעלות צלזיוס.
תכונות של תנורי מופל
להפעלה יעילה בסביבות אגרסיביות, המתרחשת לעתים קרובות בעיבוד תעשייתי של חומרי גלם, נעשה שימוש בסוגים שונים של תנורי מופלה. ניתן להשתמש בהם עם השפעה ישירה על המבנה של גזים, אבק, קיטור, מים ומוצרי פסולת אחרים. משימות בידוד נפתרות על ידי חומרים מיוחדים עמידים בחום. עבור תנורים בטמפרטורה גבוהה הפועלים בטווח הטמפרטורות שבין 1150 מעלות צלזיוס ל-1300 מעלות צלזיוס, בפרט משתמשים באלמנטים קרמיים שאינםרק להגן על תיבת האש מפני השפעות חיצוניות שליליות, אלא גם לתרום לפיזור אחיד של חום מבחוץ. העיצוב עשוי לכלול גם צינורות נושאים מיוחדים, דרכם מוקרן חום בכוונה לאורך קווי מתאר מסוימים ולפרקי זמן קצרים.
תנורי התכה
ככלל, מדובר ביחידות עם תא חימום קטן שנועד לשרת חלקי עבודה קומפקטיים. חומרי המטרה לעיבוד בתנורים כאלה כוללים מתכות לא ברזליות הדורשות תנאים מיוחדים של חשיפה תרמית. כמו כן קיימים קווי דגמים מיוחדים לביצוע פעולות במעבדה, המצוידים עם שוקת יציקה עם אפשרות למינון מדויק של ההמסה. ערכי החימום הממוצעים בסוג זה של תנורים בטמפרטורה גבוהה נעים בין 1000 מעלות צלזיוס ל-1500 מעלות צלזיוס עם אפשרות לוויסות עדין. כמה שינויים ביחידות הירי שייכים גם לזן זה.
תכונות עיקריות של תנורים
אפילו בתוך אותו סוג של תנור תעשייתי בטמפרטורה גבוהה, פרמטרי ההפעלה יכולים להשתנות מאוד. את האינדיקטורים הממוצעים, שאיתם עובדים לרוב מפעלי ייצור גדולים, ניתן לייצג באופן הבא:
- הספק יחידה - מ-0.2 עד 5-7 קילוואט.
- טווח טמפרטורה - מ-300 עד 2400 מעלות צלזיוס ועוד.
- נפח תא העבודה של תנורים בטמפרטורה גבוהה הוא בין 2.5 ל-20 dm3.
- משקל עיצובי - מ-2 עד 100 ק"ג.
- מתח - בשימוש נפוץרשתות תלת פאזיות עבור 380 V.
ארגון זרימת עבודה
התקנת הציוד מתבצעת בצורה נייחת, לעיתים דורשת ביסוס ראשוני בצורת מגהץ צמנט עמיד בחום. התקשורת והציוד הטכנולוגי הדרוש לאספקת ריקים מובאים לכבשן. חלק ממרכיבי התוכנה ההנדסית כלולים בחבילה הבסיסית. לדוגמה, מערכת הקירור מיושמת לעתים קרובות באמצעות מאוורר. תנורים מקוררי מים בטמפרטורה גבוהה מצוידים במשאבת סחרור בעלת קיבולת מתאימה, המשולבת בתשתית אספקת המים המקומית. הניהול כיום כמעט בכל יחידות החימום התעשייתיות מסופק על ידי מתכנתים עם חיישנים ובקרים של פרמטרים תפעוליים. ניתן לשלב תרמוסטטים במערכות הבקרה המרכזיות של הארגון, מה שמאפשר לנטר באופן מקיף את ביצועי הציוד בהקשר הכולל של תהליך הייצור, תוך התחשבות במאפיינים של פעולות טכנולוגיות מקבילות.
מסקנה
ההיקף העיקרי של ציוד זה הוא מתכות, כמו גם ענפים מסוימים של תעשיית הכימיקלים והמזון. אבל גם במסגרת תעשיות כאלה, תהליכי הפעולה התרמית הם הטרוגניים. ככל שטכנולוגיות העיבוד הופכות למורכבות יותר, גם הגישה לארגון פעולות טיפול תרמי משתנה. כמו כן, הדרישות עבור מבנייםביצוע של תנורים בטמפרטורה גבוהה. חומרים לציוד כזה מיוצגים כיום לא רק על ידי פלדות כלי עבודה, אלא גם על ידי קרמיקה עמידה בחום, מה שהופך את המבנים לקלים ומעשיים יותר לתחזוקה. גם הגישות לניהול תנורים משתנות. הכנסת אותה אוטומציה עם מודולים הניתנים לתכנות מגדילה את היעילות של בקרת זרימת העבודה, ובמקביל מגדילה את חיי התפעול של הציוד ומפחיתה את עלויות האנרגיה עקב בקרה מאוזנת.
