فرن الفحم

أنواع أفران الفحم

أفران الفحم هي أنظمة تسخين تحرق الفحم لإنتاج الحرارة وتدفئة الأماكن مثل المنازل والصناعات والمباني التجارية. على الرغم من التكنولوجيات المتنوعة التي ظهرت على مر السنين، لا يزال الفحم أحد أكثر الوقود الأحفوري وفرة على مستوى العالم، ويظل موردًا صناعيًا مهمًا.

هناك نوعان رئيسيان من أفران الفحم بناءً على توزيع الهواء:

• فرن الفحم ذو السحب السفلي: في الأفران ذات السحب السفلي، يتدفق الهواء لأسفل. في هذا النوع من فرن الفحم، تمر الغازات الناتجة عن احتراق الفحم عبر الوقود في الاتجاه المعاكس. يدخل الهواء أولاً إلى الفرن، ثم إلى سرير الوقود، ثم لأسفل. تؤدي ظاهرة طبيعية تُعرف باسم تأثير المدخنة أو تأثير السحب إلى تحريك الهواء في اتجاه لأسفل. يشير تأثير السحب إلى حركة الهواء الدافئ لأعلى. عندما يرتفع الهواء الدافئ، فإنه يخلق فراغًا يجذب الهواء البارد من المناطق المحيطة. قد تؤدي حركة الهواء لأسفل في الأفران ذات السحب العلوي إلى إنتاجات مفيدة، لكنها يمكن أن تؤدي أيضًا إلى تكوين القطران ومواد أخرى في سرير الوقود.
• فرن الفحم ذو السحب العلوي: على عكس الأفران ذات السحب السفلي، يتحرك الهواء لأعلى في أفران الفحم ذات السحب العلوي. إنه النوع الأكثر شيوعًا من أفران الفحم. تؤدي القوى الطبيعية إلى تحريك الهواء لأعلى عبر الفرن وسرير الوقود. تنتج الأفران ذات السحب العلوي مسارات بسيطة لتدفق الغازات. ولهذا السبب، لا تتعثر غازات مثل أول أكسيد الكربون وغيرها في سرير الوقود. هذا يجعل أفران الفحم ذات السحب العلوي أكثر أمانًا للاستخدام مقارنة بأفران الفحم ذات السحب السفلي.

بناءً على طريقة التشغيل، يمكن تقسيم أفران الفحم إلى ثلاثة أنواع:

• فرن الفحم بالجاذبية: هذا نوع قديم من أفران الفحم المستخدمة لتدفئة المنازل والمباني. إنه يستخدم الحركة الطبيعية، المعروفة باسم الجاذبية، لتوزيع الحرارة. لا يحتاج تصميم فرن الفحم بالجاذبية إلى مراوح أو آلات أخرى لنشر الحرارة حول الهيكل. يتم توزيع الحرارة من تلقاء نفسها عبر الغرف وإلى أعلى عبر الأرضيات. كما تتلقى المستويات السفلية الحرارة. هذا النوع من أفران الفحم لا يُستخدم بشكل شائع في المنازل الحديثة، وقد تحتاج إلى استبداله بفرن حديث لتلبية قوانين الصحة والسلامة.
• فرن الفحم بالهواء الساخن: يعمل فرن الفحم بالهواء الساخن بشكل مشابه لأفران الفحم بالجاذبية. الفرق الوحيد هو أن الهواء الساخن يتم إرساله حول المنزل باستخدام مراوح مختلفة. تقوم مروحة في قاعدة الفرن بدفع الهواء الساخن عبر المنزل بدلاً من تحرك الهواء من تلقاء نفسه. التحكم في درجة حرارة المنزل بأكمله ممكن باستخدام فرن المروحة. لديه قدرة أكبر على تغيير درجات الحرارة من فرن الجاذبية لأن الماكينة يمكنها إخراج المزيد من الحرارة. نظرًا لأن المحرك هو الذي يشغّله، فإن فرن المروحة يصدر ضوضاء أكثر من فرن الجاذبية. كانت أفران النفخ بالهواء الساخن موجودة منذ فترة طويلة، لكنها يتم استبدالها تدريجيًا بأساليب التدفئة الحديثة.
• فرن الفحم ذو النفخ القسري: كما هو واضح من الاسم، فإن فرن الفحم ذو النفخ القسري يستخدم المراوح لتوزيع الحرارة حول المبنى. تستخدم وحدات التسخين التي تحرق أنواع الوقود الأخرى نفس الفكرة. وقت التشغيل العادي للمروحة يكون أكثر هدوءًا من أثناء احتراق الفحم. يتم تبريد منتجات الاحتراق غالبًا بواسطة المروحة بعد احتراق الفحم، مما يجعلها تعمل لفترة أقصر.

مواصفات وصيانة أفران الفحم

يمكن أن تختلف مواصفات فرن التسخين الذي يعمل بالفحم بشكل كبير اعتمادًا على نوعه، وكذلك متطلبات الاستخدام والتطبيق المحددة. ومع ذلك، إليك بعض المواصفات العامة.

• السعة الاسمية/الإنتاج: تعتبر السعة الاسمية أو الإنتاج مواصفة أساسية لفرن الفحم. يتم قياسها عادةً بالكيلووات أو وحدة الحرارة البريطانية. تشير هذه السعة أو الإنتاج إلى مقدار الحرارة التي يمكن أن ينتجها فرن الفحم والمنطقة التي يمكن استخدامه لتدفئتها.
• نظام إمداد الوقود: تُجهز أفران الفحم عادةً بأنظمة إمداد وقود مختلفة. تستخدم بعض أفران الفحم طرق التغذية اليدوية، بينما بعضها الآخر أوتوماتيكي. تشمل مواصفات أنظمة إمداد الوقود سرعة التغذية وطرق التغذية.
• نظام الاحتراق: تحدد مواصفات نظام الاحتراق كيفية احتراق الفحم وكيفية توليد الحرارة. يشمل نوع الموقد (مثل الموقد أو الشبكة الثابتة)، ترتيب الموقد، وكفاءة الاحتراق.
• مبادل حراري: مبادلات الحرارة في أفران الفحم هي أجهزة تُستخدم لنقل الحرارة. يمكن أن تشمل مواصفاتها الشكل والحجم ومساحة تبادل الحرارة. تتمتع مبادلات الحرارة أيضًا بكفاءة الاحتراق وكفاءة نقل الحرارة.
• نظام التحكم: تتيح أنظمة التحكم في أفران الفحم للمستخدمين ضبط درجة الحرارة والتحكم فيها. تشمل أنظمة التحكم الأتمتة وأنواع المستشعرات وطرق التحكم.

يحتاج المستخدمون إلى الانتباه إلى بعض نصائح وصيانة أفران الفحم لضمان عملها بشكل جيد ولها عمر أطول. أولاً وقبل كل شيء، تخضع أفران الفحم لعمليات فحص وضبط منتظمة. يجب على المستخدمين وضع جدول زمني منتظم لفحص الفرن واستئجار موظفين محترفين لفحص الفرن وضبطه. يمكن أن يضمن ذلك أن حالة الاحتراق ونظام السحب وأداء الختم في الفرن كلها في الظروف المناسبة.

علاوة على ذلك، يجب على المستخدمين الانتباه لتنظيف وصيانة أفران الفحم. قم بإزالة تراكم الرماد والجمرة من الفرن بانتظام لمنع انسدادها وارتفاع درجة حرارتها، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الاحتراق وإتلاف المعدات. بالإضافة إلى ذلك، يجب على المستخدمين الانتباه لتزييت وصيانة مكونات الفرن. تحقق من أجزاء الفرن المتحركة، مثل المحامل والتروس، وتشحيمها لضمان التشغيل السلس وتقليل التآكل الميكانيكي.

أخيرًا، يجب على المستخدمين تعزيز تدريب وتعليم فرن الفحم لموظفي التشغيل، وضمان فهمهم بشكل شامل لعمليات صيانة وتشغيل أفران الفحم. فقط بهذه الطريقة يمكن ضمان سلامة وفعالية أفران الفحم، وكذلك عمرها التشغيلي.

سيناريوهات استخدام أفران الفحم

فيما يلي بعض السيناريوهات الشائعة الاستخدام لأفران الفحم.

لا تزال أفران الفحم تستخدم على نطاق واسع في المنازل الريفية في بعض الدول النامية. تعمل كالمصدر الأساسي للحرارة لطهي الوجبات وتسخين المياه وتوفير التدفئة أثناء الأشهر الباردة.

في المناطق التي لا يوجد بها كهرباء، تصبح أفران الفحم بديلاً للمراجل الصناعية. تساعد المراجل الصناعية التي تعمل بالفحم في توليد البخار وإنتاج الماء الساخن وتوفير التدفئة لمختلف عمليات التصنيع. تستخدم الصناعات، مثل الصناعات الغذائية والمشروبات والنسيج والصيدلة والكيميائية، أيضًا مراجل الأفران التي تعمل بالفحم لمعالجة الطعام والتعقيم والتجفيف والتفاعلات الكيميائية.

لا تزال بعض المدارس والمرافق العامة المجهزة بالفحم قيد الاستخدام. توفر أفران الفحم المركزية الموجودة داخل مرافق المؤسسات العامة تدفئة مركزية للفصول الدراسية والمقاعد والنوادي والمناطق المشتركة الأخرى.

بعض أفران الفحم ذات التصميم المحكم وفعالية استخدام الوقود مؤهلة لبرامج ائتمان الكربون. قد تؤهل مستويات انبعاثاتها المشغلين لكسب ائتمانات الكربون لخفض انبعاثات غازات الدفيئة من خلال احتراق الفحم بكفاءة.

تُستخدم أفران الفحم أيضًا بشكل شائع في بعض ورش العمل الكبيرة. تساعد الأفران في عملية صهر أفران الفحم المصممة خصيصًا للحدادين والعاملين في المعادن. يستخدمون أفران الفحم كمصدر للحرارة لتسخين وتشكيل المعادن في أدوات وأسلحة وأعمال فنية متنوعة.

كيفية اختيار فرن الفحم

عند اختيار أفران الفحم الصناعية المناسبة للشركات، من المهم مراعاة مجموعة متنوعة من العوامل لاختيار النماذج المناسبة لتطبيق ومتطلبات محددة.

• الغرض: سيحدد الغرض الرئيسي من فرن الفحم نوع الفرن الذي يجب اختياره. ستحتاج الصناعات المختلفة إلى أنواع مختلفة من أفران الفحم لتلبية احتياجاتها المحددة.
• الحجم: يجب أن يكون حجم وسعة فرن الفحم كافيين لتلبية متطلبات الإمداد. يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي لتلبية احتياجات التسخين أو المعالجة للتطبيق المحدد. ومع ذلك، من المهم أيضًا تجنب التضخيم، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى انخفاض الكفاءة وزيادة تكاليف التشغيل.
• الكفاءة: بشكل عام، تتمتع أفران الفحم بمجموعة من كفاءات الحرارة. يمكن للنماذج عالية الكفاءة تقليل تكاليف التشغيل والأثر البيئي بشكل كبير.
• الأثر البيئي: ضع في اعتبارك الأثر البيئي لفرن الفحم عند اختيار نموذج. ابحث عن تصاميم تقلل من الانبعاثات وتتوافق مع اللوائح المحلية.
• الصيانة: انتبه إلى متطلبات صيانة فرن الفحم. قد تتطلب بعض النماذج صيانة أكثر تواترًا أو خدمات متخصصة. ضع في اعتبارك توفر مقدمي الخدمات في المنطقة لضمان المساعدة في الوقت المناسب عند الحاجة.
• التكلفة: يجب مراعاة تكلفة الشراء الأولية وتكاليف التشغيل المستمرة عند اتخاذ القرار النهائي. احسب تكلفة دورة الحياة الإجمالية، بما في ذلك الوقود والصيانة والنفقات المتعلقة بالانبعاثات، لاتخاذ قرار استثماري مستنير.

الأسئلة والأجوبة

س1: ما نوع الفحم المستخدم في الفرن؟

ج1: يُستخدم الأنثراسايت، وهو أعلى أنواع الفحم جودة، بشكل شائع في أفران الفحم. محتواه العالي من الكربون يجعله مصدر وقود فعال، ويحترق بشكل نظيف، مما ينتج القليل جدًا من السخام والدخان.

س2: كيف يعمل فرن الفحم؟

ج2: يعمل فرن الفحم عن طريق إشعال الفحم في صندوق النار. عندما يحترق الفحم، فإنه ينتج حرارة يتم نقلها إلى الهواء أو الماء، وتُستخدم لتدفئة المباني أو أغراض أخرى. ثم يتم تدوير الهواء أو الماء الذي يتم تسخينه بواسطة احتراق الفحم عبر المبنى.

س3: هل يحتاج فرن الفحم إلى الكهرباء؟

ج3: لا تحتاج أفران الفحم التقليدية إلى الكهرباء، لكن قد تحتاج أفران الفحم الحديثة إلى الكهرباء لتشغيل المراوح أو المعدات الأخرى.

س4: هل فرن الفحم أفضل من الغاز؟

ج4: بشكل عام، تكون أفران الفحم أقل كفاءة وصديقة للبيئة من أفران الغاز. ومع ذلك، فإن الفحم أكثر بأسعار معقولة من الغاز في بعض المناطق، مما يجعل أفران الفحم خيارًا أفضل لبعض المستخدمين.