کوره صنعتی که با اسامی «کوره مستقیم» یا «کوره با سوخت مستقیم» نیز شناخته می‌شود، وسیله‌ای برای تأمین گرمای فرآیند صنعتی در دمای بالاتر از 400 درجه سانتی‌گراد است. از این کوره‌ها برای واکنش‌گری که گرمای واکنش را فراهم می‌کند، نیز استفاده می‌شود. طراحی این کوره‌ها ازنظر عملکرد، گرمایش، نوع سوخت و روش تولید هوای احتراق متفاوت است. گرما در کوره صنعتی از مخلوط شدن سوخت با هوا یا اکسیژن یا از طریق انرژی الکتریکی تولید می‌شود. گرمای باقیمانده به‌صورت گاز از دودکش کوره خارج می‌شود.

این کوره‌ها طبق کدها و استانداردهای بین‌المللی طراحی شده‌اند که متداول‌ترین آن­ها الزامات (صنایع نفت و گاز طبیعی – کوره‌های سوخت برای پالایشگاه عمومی) یا مؤسسه نفتی استاندارد (کوره‌های پالایشگاه عمومی) است.

انواع کوره‌های صنعتی شامل کوره‌های منقطع، کوره‌های خلأ و کوره‌های خورشیدی است. این کوره‌ها در مواردی مانند واکنش‌های شیمیایی، سوزاندن، تصفیه روغن و شیشه‌سازی استفاده می‌شوند.

نمودار شماتیک فرآیند یک کوره صنعتی

در کوره صنعتی، سوخت به درون محفظه می‌ریزد و با هوای تولیدشده از دمنده هوا می‌سوزد. می‌توان بیشتر از یک مشعل در کوره تعبیه کرد. مشعل‌ها بر اساس نوع طراحی می‌توانند روی زمین، دیوار یا سقف نصب شوند. شعله‌های آتش باعث گرم شدن لوله‌ها و مایعات داخل قسمت اول کوره می‌شود که به‌عنوان بخش تابش یا جعبه احتراق شناخته می‌شود. در این محفظه که احتراق صورت می‌گیرد، گرما به‌طور عمده به‌صورت تابش به لوله‌های اطراف منتقل می‌شود. مایع گرم شونده از داخل لوله‌ها عبور کرده و تا دمای مطلوب گرم می‌شود. گازهای حاصل از احتراق به‌عنوان گاز دودکش یا پسماند شناخته می‌شوند. بیشتر کوره‌ها بخش همرفت دارند که پس از خروج گاز دودکش از محفظه سوخت و قبل از تخلیه هوا از طریق دودکش، گرمای بیشتری بازیابی می‌شود.

اجزای سازنده عبارتند از :

بخش تابشی

میانه بخش تابشی

در این بخش، تقریباً لوله‌ها همۀ گرمای خود را از طریق تابش شعله دریافت می‌کنند. در کوره عمودی و استوانه‌ای، لوله‌ها عمودی هستند. لوله‌ها می‌توانند به‌صورت عمودی یا افقی، در امتداد دیواره نسوز، در وسط و غیره قرار بگیرند یا در سلول‌ها مرتب شوند. از داربست برای نگه‌داشتن عایق‌ها در کنار هم و روی دیواره کوره استفاده می‌شود. همان‌طور که در تصویر نشان داده شده، لوله‌ها داخل کوره با فاصله حدوداً ۱ فوت (۳۰۰ میلی‌متر) از یکدیگر قرار گرفته‌اند. لوله‌های نشان داده شده در زیر که در اثر خوردگی به رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز درآمده‌اند، لوله‌های فولاد کربنی هستند. لوله‌ها با عایق از یکدیگر فاصله دارند و تابش می‌تواند به پشت لوله منعکس شود تا دمای دیواره لوله یکنواخت بماند. نگه‌دارنده‌ها در بالا، وسط و پایین لوله‌ها، آن‌ها را در جای خود ثابت نگه می‌دارند.

بخش همرفت

بخش همرفت در بالای بخش تابشی که سردتر است قرار می‌گیرد تا گرمای اضافی را بازیابی کند. انتقال گرما در اینجا به‌صورت همرفت است و لوله‌ها برای افزایش انتقال گرما پره‌دار می‌شوند. سه ردیف اول لوله‌ها در قسمت پایین بخش همرفت و بالای قسمت تابشی، لوله‌های ساده­ای (بدون پره) هستند که به‌عنوان قسمت محافظ (لوله‌های شوک) شناخته می‌شوند. این لوله‌ها در معرض تابش از جعبه احتراق قرار دارند و از لوله‌های بخش همرفت که به‌طورمعمول از مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا در جعبه احتراق هستند، محافظت می‌کنند. ناحیه مقطع تابشی (قبل از ورود گاز دودکش به قسمت محافظ و به قسمت همرفتی) ناحیه پل نامیده می‌شود.

 لوله متقاطع، لوله‌ای است که از خروجی مقطع همرفت به ورودی مقطع تابشی متصل می‌شود. لوله متقاطع به‌طورمعمول در بیرون قرار می‌گیرد تا بتوان درجه حرارت را کنترل و بازدهی بخش همرفت را محاسبه کرد. شیشه مدرج در قسمت بالا، به پرسنل اجازه می‌دهد تا شکل و الگوی شعله را از بالا ببینند و آلودگی شعله را به‌صورت بصری بازرسی کنند.

سیم‌پیچ تابشی

 این سیم‌پیچ‌ها یک سری لوله‌های خم‌شده افقی یا عمودی هستند که در انتها با خم ۱۸۰ درجه یا مارپیچ به هم متصل می‌شوند. سیم‌پیچ تابشی گرما را از طریق تابش جذب می‌کند. آن‌ها بسته به افت فشار مجاز فرایند، می‌توانند تک پاس یا چند پاس باشند. سیم‌پیچ‌ها و گیره‌های تابشی در جعبه تابش قرار دارند. مواد سیم‌پیچ تابشی از فولاد کربنی برای دمای پایین تا آلیاژهای فولاد بالا برای دمای بالا درست شده‌اند. آن‌ها به دیوارهای جانبی متصل یا از سقف تابشی آویزان می‌شوند. مواد سازنده این نگه‌دارنده‌ها به‌طورکلی آلیاژ فولاد بالا هستند.

مشعل کوره

مشعل در کوره عمودی استوانه‌ای، مانند شکل بالا در کف قرار دارد و به سمت بالا آتش می‌گیرد. بعضی از کوره‌ها مانند لوکوموتیو قطار مشعل‌های جانبی دارند. کاشی مشعل از نسوز دمای بالا ساخته شده است و محل قرارگیری شعله است. دستگاه تعدیل هوا که در زیر مشعل و در قسمت خروجی دمنده هوا قرار دارند، دستگاه‌هایی با فلپ یا پره‌های متحرک هستند که شکل و الگوی شعله را چه در حال گسترش و چه در حال چرخش به دور خود کنترل می‌کنند. شعله‌های آتش نباید زیاد پخش شود، زیرا باعث آلودگی شعله می‌شود. دستگاه‌های تعدیل هوا بسته به زمان تولید هوا در آن‌ها، می‌توانند به‌عنوان هوای اولیه، هوای ثانویه و در صورت وجود، هوای ثالثه طبقه‌بندی شوند. نخستین دستگاه، هوای اولیه را که برای اولین بار به مشعل وارد می‌شود، تأمین می‌کند. هوای ثانویه برای تکمیل هوای اولیه اضافه می‌شود. مشعل‌ها ممکن است شامل یک همزن پیشین برای مخلوط کردن هوا و سوخت در جهت احتراق بهتر قبل از ورود به مشعل باشند. بعضی از مشعل‌ها حتی از بخار به‌عنوان همزن پیشین و برای پیش گرم شدن هوا و ایجاد مخلوط بهتر سوخت و هوای گرم استفاده می‌کنند. کف کوره عمدتاً از ماده‌ای متفاوت از دیوار ساخته شده است که به‌طور معمول نسوز ریخته‌گری سخت است و اجازه می‌دهد تا تکنسین‌ها در هنگام تعمیر و نگهداری بر روی کف آن راه بروند.

کوره را می‌توان با شعله کوچک پیلوت یا در برخی از مدل‌های قدیمی، با دست روشن کرد. امروزه بیشتر شعله‌های پیلوت توسط ترانسفورماتور جرقه‌زنی (دقیقاً مانند شمع‌های اتومبیل) روشن می‌شوند. شعله پیلوت از گاز طبیعی استفاده می‌کند و شعله اصلی را روشن می‌کند؛ شعله اصلی می‌تواند از گازوئیل و گاز طبیعی استفاده کند. هنگام استفاده از سوخت‌های مایع، از دستگاه بخور استفاده می‌شود، در غیر این صورت، سوخت مایع به‌آسانی بر روی کف کوره ریخته و خطرساز می‌شود. استفاده از شعله پیلوت برای روشن کردن کوره به‌جای استفاده از روش اشتعال دستی (مانند کبریت) ایمنی و سهولت را افزایش می‌دهد.

 دوده‌زدا

دوده‌زداها در بخش همرفت قرار دارند. ازآنجاکه این بخش در بالای قسمت تابشی قرار دارد و حرکت هوا به دلیل وجود پره‌ها کندتر است، دوده در آن جمع می­شود. به‌طور معمول زمانی دوده‌زدایی انجام می‌شود که کارایی بخش همرفت کاهش یابد. این موضوع را می‌توان با مشاهده تغییر دما از طریق لوله‌های متقاطع و در خروجی قسمت همرفت محاسبه کرد. دوده‌زداها همچنین از واسطه‌هایی مانند آب، هوا یا بخار برای از بین بردن رسوبات از لوله‌ها استفاده می‌کنند. این کار معمولاً در هنگام تعمیر و نگهداری با روشن بودن دمنده هوا انجام می‌شود. انواع مختلفی از دوده‌زداها وجود دارد. دمنده‌های دیواری از نوع چرخشی بر روی دیواره‌های کوره و در بین لوله‌های همرفت نصب می‌شوند. لنس‌ها به منبع بخار با سوراخ‌های ایجادشده در فواصل طول آن متصل می‌شوند. هنگامی‌که دوده‌زدا روشن شد، می‌چرخد و دوده را از طریق لوله‌ها و دودکش خارج می‌کند.

دودکش

دریچه دودکش

دودکش ساختاری استوانه‌ای دارد که در بالای محفظه‌های انتقال حرارت قرار می‌گیرد. دریچه مستقیم زیر آن، گاز دودکش را جمع می‌کند و آن را به بالا می‌فرستد تا برای کارکنان خطرساز نشود. تعدیل‌کنندۀ هوای داخل مانند سوپاپی پروانه‌ای عمل می‌کند و جریان (اختلاف فشار بین ورود و خروج هوا) را در کوره تنظیم می‌کند ؛ این همان چیزی است که گاز دودکش را از طریق بخش همرفت می‌کشد. تعدیل‌کننده همچنین گرمای ازدست‌رفته در دودکش را تنظیم می‌کند. با بسته شدن تعدیل‌کننده، میزان گرمای خارج‌شده از کوره از طریق دودکش کاهش می‌یابد، اما فشار یا کشش در کوره افزایش می‌یابد که اگر نشت هوا در کوره وجود داشته باشد، خطراتی را برای افرادی که در اطراف آن کار می‌کنند ایجاد می‌کند. شعله‌های آتش ممکن است خارج شده و حتی در صورت فشار بیش‌ازحد انفجار رخ دهد.

 عایق‌بندی

عایق‌بندی قسمت مهمی از کوره است، زیرا با به حداقل رساندن اتلاف گرما از محفظه احتراق، باعث بهبود کارایی می‌شود. از مواد نسوز مانند آجرنسوز، نسوزهای ریخته‌گری و الیاف سرامیک برای عایق‌بندی استفاده می‌شود. کف کوره به‌طور معمول نسوز ریخته‌گری است. الیاف سرامیکی معمولاً در سقف و دیواره کوره استفاده می‌شود و بر اساس تراکم و سپس حداکثر درجه حرارت درجه‌بندی می‌شود.

پی‌ریزی

ستون‌های بتنی پایه‌هایی هستند که کوره بر روی آن‌ها قرار می‌گیرد. تعداد ستون‌ها، چهار عدد برای کوره‌های کوچک و حداکثر ۲۴ عدد برای کوره‌های بزرگ‌تر است. طراحی ستون‌ها و کل پی بر اساس ظرفیت تحمل بار خاک و شرایط لرزه‌ای حاکم بر منطقه انجام می‌شود.

درب‌های دسترسی

در بدنه کوره و در مکان‌های مختلف، درب‌های دسترسی تعبیه شده است. از درب‌های دسترسی فقط هنگام خاموش بودن کوره، استفاده می‌شود. اندازه طبیعی درب دسترسی ۶۰۰×۴۰۰ میلی‌متر است که برای جابجایی افراد یا مواد به داخل و خارج کوره کافی است. در حین کار، درهای دستی با استفاده از واشرهای ضد حرارت به بدنه پیچ می‌شوند.