دانلود بررسی کوره و نحوه کارکرد آن در فایل ورد (word)

كوره چیست‌؟
كوره دارای تجهیزاتی است كه توسط آنها، درون یك محفظه عایق، حرارت ناشی از احتراق سوخت به سیال فرآیند منتقل می گردد. سیال فرآیند در لوله هایی جریان دارد كه عموماً در امتداد جداره ها و سقف محفظه احتراق نصب شده اند. عامل اصلی انتقال حرارت، مكانیزم تشعشع می باشد. در صورت توجیه اقتصادی درون یك بخش مجزا، حرارت گازهای خروجی حاصل از احتراق به صورت جابجایی به لوله ها منتقل می گردد. وظیفه اصلی كوره، تأمین حرارت معینی به سیال فرآیند تحت درجه حرارتهای بالا می باشد. این عمل بایستی بدون افزایش بیش از حد حرارت (Over heating) ، در نقطه معینی از سیال و یا اجزا بدنه كوره انجام شود. به عبارت دیگر حرارت باید حتی الامكان به صورت یكنواخت توزیع گردد. در كوره های هوای گرم، سیال فرآیند هواست. در واقع جهت برخی امور از قبیل خشك كنها بایستی هوای داخل محفظه ای را گرم كرده و سپس از این گرما جهت انجام كار خود استفاده كرد.
تنوع طراحی و ساخت:
طراحی و جزئیات ساخت كوره ها بسیار متنوع است. به سبب این انعطاف پذیری، هر كوره جهت كاربرد خاص خود طراحی می شود.
ساده ترین نوع كوره شامل یك محفظه احتراق بوده كه در آن كویل لوله ها در امتداد دیواره محفظه چیده شده است و حرارت فقط از طریق تابش به این لوله ها منتقل می گردد. بازده حرارتی كم و سرمایه گذاری اولیه اندك جهت بار حرارتی معین از خصوصیات این نوع طراحی می باشد. در محفظه احتراق به واسطه حركت گازهای داغ بخشی از حرارت توسط جابجایی به لوله ها منتقل می شود. بسیاری از كوره های جدید، علاوه بر بخش تابشی، دارای یك بخش جابجایی مجزا هستند. باقیمانده حرارتی كه در گازهای خروجی از بخش تشعشع وجود دارد، در این بخش توسط مكانیزم جابجایی كسب می شود. استفاده از این حرارت جهت پیش گرم كردن سیال فرآیند، بازده حرارتی را افزایش می دهد (همگام با پیشرفت تكنولوژی در طراحی كوره ها یك بخش تابشی منظور گردید كه در آن لوله های حاوی سیال فرآیند در معرض مستقیم تشعشع گازهای داغ قرار می گرفتند).
تأمین هوا و انتقال گازهای داغ خروجی:
كوره ها را می توان بر حسب روشهای تأمین هوای احتراق و انتقال گازهای خروجی تقسیم بندی نمود. گازهای حاصل از احتراق دارای دانسیته كمتری نسبت به هوای محیط خارج است بدین سبب امكان القاء هوای احتراق به درون كوره عملی می گردد. نیروی بایونسی گازهای داغ (Buoyant forces) ، ایجاد مكش درون كوره می نماید زیرا فشار داخل كوره از فشار محیط خارج كمتر است. ایجاد مكش خود باعث القاء هوا به درون محفظه احتراق می گردد. چون مكش به واسطه اثر دودكشی به صورت طبیعی ایجاد می شود به آن مكش طبیعی (Natural draft) اطلاق می گردد. اكثر كوره ها از نوع مكش طبیعی بوده كه در آنها دودكش باعث ورود هوا به محفظه احتراق و خروج گازهای داغ می شود.
اگر در مقابل جریان گازهای داغ مانعی وجود داشته باشد، فشار درون كوره از فشار اتمسفر بالاتر خواهد رفت (فشار مثبت). وظیفه دودكش در كوره با مكش طبیعی ایجاد مكان كافی جهت غلبه بر موانع در مقابل جریان گازهاست به طوری كه در سراسر كوره یك فشار منفی برقرار گردد. در كوره با جریان القایی (Induced draft) می توان از یك هواكش القایی به جای دودكش استفاده نمود تا فشار منفی ایجاد شده و هوای احتراق وارد كوره و گازهای داغ از هواكش خارج گردند.
در كوره هایی با مكش اجباری (Forced draft) فشار مثبتی توسط هواكش اجباری ایجاد می شود. بایستی متذكر شد حتی هنگامی كه هوا با فشار مثبت تأمین می شود،‌ محفظه احتراق و همه قسمتهای دیگر كوره تحت فشار منفی عمل كرده و گازهای داغ توسط دودكش خارج می گردد.
در كوره هایی با مكش اجباری – القایی (Forced-Induced draft) یك هواكش جهت تأمین هوای تحت فشار مثبت و یك هواكش دیگر جهت تأمین فشار منفی در محفظه احتراق و بخشهای دیگر كوره و انتقال گازهای داغ به كار برده می شود. اكثر كوره هایی كه مجهز به پیش گرم كن (Air preheater) هستند از نوع مكش اجباری – القایی می باشند.
موارد مهم در انتخاب كوره
در شكل 1 انواعی از كوره های مرسوم را می بینیم. به طور كلی، اسامی كوره ها استاندارد نبوده ولی كوره های نشان داده شده را می توان با اسامی زیر اطلاق نمود:
1-Large box-type
2-Separate-convection
3-Down-convection
4-Straight-up
5-A-frame
6-Circular
7-Large isoflow
8-Small isoflow
9-Equiflux
10-Double-up fired
11-radiant wall
در انتخاب كوره های فوق بایستی به مواردی كه در زیر شرح داده می شوند توجه نمود:
1-    برخورد شعله: در كلیه كوره ها شعله بلند با لوله ها برخورد كرده و در محل برخورد حرارت بیش از حد تولید می گردد. به طور كلی لوله های بالای دیوار حائل در كوره 3 و لوله پایینی در كوره های 4 و 10 آسیب پذیرند. البته اگر ظرفیت كوره های 4 و 10 زیاد باشد این مسأله برطرف خواهد شد. لوله های آسیب پذیر در شكل با نقاط توپر مشخص شده اند.
2-    لوله های داغ: میزان جذب حرارت در لوله های ابتدایی بخش جابجایی (Shield or Shock tubes) بسیار زیاد است، زیرا حرارت از طریق هر دو مكانیزم تشعشع و جابجایی به آنها منتقل می گردد (مانند لوله های توپر در كوره های 5، 4، 3، 1). اغلب سیال فرآیند بدلیل سرد بودن ابتدا وارد این لوله ها می شود.
3-    اشتعال سوختهای نفتی: به سبب وجود مشعلهای بزرگ سوختهای نفتی دارای شعله بزرگتری هستند. كوره های 5، 3، 2، 1 بدلیل ظرفیت زیادشان جهت سوختهای نفتی مناسبترند.
4-    توزیع حرارت: یك مورد توزیع نامناسب حرارت در بند 2 تحت عنوان «لوله های داغ»‌ بیان گردید. علاوه بر این مورد، میزان حرارت در گوشه ها و فرورفتگیهای كوره هایی مانند 1 و 3 به شدت تغییر می كند. البته در كوره های عمودی توزیع حرارت نسبتاً یكنواخت تر است.
5-    حرارت از طریق دو كویل: اگر دو شاخه مجزای جریان جهت گرمایش موجود باشد، كوره 3 زیاد مناسب نمی باشد. اگر دو شاخه جریان به طور مساوی حرارت جذب نمایند، كوره های متقارن مناسب ترند. در غیر این صورت كوره هایی كه توسط یك دیوار حائل به دو قسمت تقسیم شده اند به كار برده می شوند.
6-    تنظیم میزان حرارت: كوره های 9 و 1 جهت تنظیم دقیق حرارت در دماهای زیاد (1000 تا 1500 فارنهایت) مناسبترند. كوره های استوانه های 6 و 7 و 8 جهت دستیابی به فلاكس حرارتی كم به كار برده می شود.
7-    ظرفیت: كوره های 11، 9، 8، 4، 3 جهت ظرفیتهای كم و كوره های 10، 5، 2، 1 جهت ظرفیتهای زیاد طراحی می گردد.
8-    دودكش: كوره های 9، 3، 2، 1 به دودكش بلند احتیاج داشته در صورتی كه كوره های دیگر به سبب ایجاد مكش كافی به دودكش مرتفع نیازی ندارند.
9-    هزینه: ساختمان سقف انواع 3، 2، 1 متحمل مخارج زیاد است. جداره هایی كه توسط لوله ها پوشیده نشده اند (مانند جداره های جانبی 5، 3، 2، 1) در معرض حرارت بیش از حد بوده و باید از مصالح مقاومتر ساخته شوند. هزینه ساخت بدنه بزرگ كوره 9 زیاد بوده و در كوره 11 تعداد زیاد مشعل بر مخارج می افزاید. از نقطه نظر مصالح ساخت، در كوره 5 صرفه جویی شده است. كوره های 7 و 8 دارای لوله های پره دار (Finned tubes) در بخش جابجایی هستند. این امر باعث كاهش طول لوله ها و افزایش انتقال حرارت در بخش جابجایی می گردد. در كوره 8 ، قسمت انتهایی لوله ها، پره دار بوده و هیچگونه بخش جابجایی مجزا وجود ند
شكل 1
گازهای داغ در اثر تماس با پشت لوله های مجاور جداره سرد می شوند. این امر باعث جریان این گازها به طرف پایین در پشت لوله ها می گردد. سرعت این گازها تا 10 فوت در ثانیه گزارش شده است. بنابراین در بخش تابشی، حرارت توسط مكانیزم جابجایی نیز منتقل می گردد. فاصله مطلوب جداره تا لوله ها به اندازه قطر لوله است. در كوره های 7 و 8 حدود 13% حرارت توسط جریانهای چرخشی جابجایی گازهای داغ به لوله ها منتقل می گردد.
كوره 6 دارای پیش گرمكن هوا می باشد. هوا قبل از ورود به كوره توسط گازهای داغی كه از دودكش عبور می كند، گرم می شود. در كلیه كوره ها می توان از پیش گرمكن هوا استفاده نمود. پیش گرمكن هوا باعث افزایش دمای شعله و افزایش انتقال حرارت تابشی می گردد. شكل 2 گردش گازهای داغ در محفظه احتراق توسط یك هواكش را نشان می دهد. توسط چرخش گازها، درجه حرارت و میزان تشعشع شعله كمتر می شود. از طرفی به واسطه افزایش میزان جرمی گازها در بخش جابجایی، بار حرارتی این بخش افزایش می یابد. لذا ابعاد این بخش باید بزرگتر اختیار شود.
با توجه به گفته های فوق مشاهده می شود كه عمل چرخش گازهای داغ عكس عمل پیش گرمكن هواست. در كوره های قدیمی كه اساساً از نوع جابجایی بودند، گردش گازهای احتراق انجام می شده است. البته هنگامی كه میزان جذب حرارت معینی لازم باشد، این روش نسبت به روشهای پرخرجی نظیر كاربرد هوای اضافی زیاد، كاهش ظرفیت و یا استفاده از سوختهایی با میزان تشعشع كمتر، مناسبتر است. امروزه هر كوره جهت بار حرارتی معینی طراحی می شود لذا چرخش گازهای داغ دیگر مطرح نیست. سوختهای گازی از سوختهای نفتی مناسبترند زیرا تشعشع شعله سوخت نفتی شدید بوده و باعث سوختن (burn-out) بعضی از لوله ها می شود. به علاوه مشعلهای گازی ارزان تر بوده لذا جهت توزیع یكنواخت حرارت از تعداد زیادی مشعل گازی می توان استفاده كرد.

مصالح ساخت و جنبه های طراحی مكانیكی 
عوامل متعددی ناشی از فرآیند، ساختار و محیط بر انتخاب مصالح و جنبه های طراحی مكانیكی كوره ها تأثیر می گذارد. از عوامل محیطی می توان قوانین محیط زیست را نام برد كه بر ایجاد دودكشهای بلند تأكید دارد و یا فضای طراحی موجود كه ابعاد كوره را محدود می نماید. از عوامل ناشی از فرآیند، استفاده از سوختهای نامرغوب (حاوی تركیبات فلزی و خاكستر بیش از اندازه) و یا درجه حرارتهای زیاد را می توان ذكر نمود كه انتخاب لیاژهای مقاوم و گران را ایجاب می نماید. امروزه یكی از مسایل اقتصادی مورد توجه، استفاده از تجهیزات پیش ساخته جهت كاهش زمان و هزینه ساخت كوره می باشد. از اینرو حمل تجهیزات از كارخانه سازنده تا محل نصب از معیارهای مهم طراحی تلقی می گردد. یك كوره نمونه در شكل 3 نشانگر اجزای اصلی یك كوره است كه شامل موارد زیر است:
1-    بدنه (Casing or Structural framework)
2-    سطوح بازتابنده  (Refractories)
3-    كویل لوله ها  (Tube coil)
4-    سطوح توسعه یافته  (Extended surfaces)
5-    نگهدارنده لوله ها  (Tube supports)

1-    بدنه: جداره خارجی یا بدنه كوره معمولاً از ورقه های فولادی به ضخامت   ساخته می شوند. این ورقه ها معمولاً در مقابل تنشهای مكانیكی و خمش (warping) مقاوم هستند. ضخامت بدنه كوره استوانه ای غالباً حدود   انتخاب می شود زیرا بدنه به منزله حامل بار تلقی می گردد. ضخامت ورقه های كف كوره نیز حدود   در نظر گرفته می شود. توسط جوشكاری، ورقه های فولادی بدنه كاملاً آب بندی می شود به طوری كه هوا و آب امكان نفوذ به داخل كوره را نداشته باشد. تمام اجزا كوره بر روی بدنه فولادی نصب می گردد. از اینرو بدنه باید انبساط و انقباض جانبی و عمودی این اجزا را ممكن سازد. لوله ها نیز مستقل از دیوار بازتابنده توسط بدنه نگهداشته می شوند. عرف طراحی ایجاب می كند كه ستونهای اصلی بدنه و تیرهای كف كوره تا حد بالایی نسبت به اشتعال مقاوم باشند. در صورتی كه تجهیزات اضافی مانند نردبان یا سكو پیش بینی شود، بدنه باید طوری طراحی گردد كه این بارهای اضافی را تحمل نماید.
2-    سطوح بازتابنده: سطح داخلی بدنه كوره تاب تحمل دماهای زیاد را نداشته و با مواد عایقی پوشیده می شود. این مواد نه تنها از حرارت بیش از حد ساختمان فولادی جلوگیری می كنند بلكه توسط بازتابش روی لوله ها، دمای داخل محفظه كوره را بالا نگه می دارد. به علاوه مانند سدی در مقابل ذرات جامد موجود در گازهای داغ عمل كرده و از نشت آنها روی بدنه جلوگیری می نماید. مواد عایق، افت حرارتی از جداره كوره را كاهش می دهد. سیستمهای عایق در كوره های جدید به سه بخش تقسیم بندی می شوند:
الف- آجر نسوز عایق (Insulating firebrick (IFB)) : آجر نسوز به صورت متخلخل بوده و از مخلوط خاك اره، كك و خاك رس با تركیبات آلومینیومی زیاد تشكیل شده است. خصوصیات عایق بندی آن بسیار خوب و درجه حرارتی بین 1600 تا 2800 فارنهایت را می تواند تحمل نماید. جهت افزایش كارآیی عایق بندی دیوارهای آجر نسوز می توان از یك لایه پشم (Mineral wool) به عنوان مكمل استفاده نمود. مجموعه آجر نسوز – پشم شیشه در تأسیسات بی شماری یافت می شود. با تأكید روزافزون بر كاربرد كوره های پیش ساخته و به واسطه مشكلات متعدد ناشی از نصب مدولهای آجری، استفاده از آجر نسوز محدود شده است. امروز شایع ترین نوع عایق در كوره ها، كاربرد دیوارهای بازتابنده قالبی است.
ب- بازتابنده های قالبی (Castable refractory) : این نوع عایق در بسیاری از كوره ها متداول بوده و توسط هوا با فشار زیاد به طریق gunning در محل نصب می شود. برای مدولهای پیش ساخته این روش از نظر اقتصادی كاملاً مقرون به صرفه است. با این وجود قرار دادن بازتابنده توسط جریان هوا (Pneumatic placement) امری بسیار دقیق بوده و نیاز به مهارت زیاد دارد.
یكی از بازتابنده های قالبی لومنیت – هیدیت – ورمیكولیت به نسبت حجمی 4:2:1 بوده كه ماده ارزان و عایق بسیار خوبی است. به دلیل كمی ضریب انبساط، كاربرد آن روی جداره های وسیع متداول است. زیرا جداره به هیچگونه اتصالات انبساطی احتیاج ندارد. بازتابنده قالبی بر روی دیوارهای بدون حفاظ و در مجاورت مستقیم شعله، حداكثر دمایی بین 1800 تا 1900 فارنهایت را می تواند تحمل كند. در دماهای بالا، نسبت تركیبات بازتابنده باید به طور دقیق انتخاب شود. هنگامی كه درجه حرارت یا دانسیته بازتابنده افزایش یابد، از كارآیی عایق بندی آن كاسته می شود. لذا جهت رسیدن به درجه حرارت معین سطح، باید به ضخامت بازتابنده اضافه شود. در برخی موارد، ساختار دو لایه ای به كار برده می شود. لایه اول دارای دما و دانسیته زیاد بوده و در معرض مستقیم شعله می باشد. لایه دوم به عنوان حامی، پشت لایه اول قرار گرفته و از خواص عایق بندی بهتری برخوردار است. ضخامت بازتابنده در بخشهای جابجایی و تشعشع جابجایی و تشعشع برای دیواره هایی كه لوله ها در مقابل آنها نصب شده اند، برابر 5 اینچ و برای كف و سقف بخش تشعشع و دیواره هایی كه در معرض مستقیم شعله بوده، حدود 6 تا 18 اینچ اختیار می شود.
روش نگهداری دیوار بازتابنده قالبی بر روی بدنه كوره به اندازه انتخاب جنس آن اهمیت دارد. شایع ترین روش، كاربرد گیره های V شكل بوده كه به بدنه فولادی جوش داده می شوند. قطر این گیره ها   تا   و ارتفاع آنها بیش از 70% ضخامت بازتابنده است. جنس آنها از فولاد ضد زنگ اختیار می شود. فواصل آنها از یكدیگر حداكثر دو برابر ضخامت پوشش بوده ولی این فواصل با ترتیب مربعی از 12 اینچ روی دیوارها و از 9 اینچ روی سقف كوره تجاوز نمی كند.
ج- الیاف سرامیكی (Ceramic fiber) : كاربرد الیاف سرامیكی جدیدترین گام در طراحی كوره هاست. این پوشش شامل یك لایه سطح گرم و چند لایه سطوح حامی می باشد. دانسیته لایه سطح گرم حداقل 8 پوند بر فوت مكعب و ضخامت حداقل 1 اینچ است. ضخامت لایه های حامی نیز حداقل 1 اینچ و دانسیته آنها 4 پوند بر فوت مكعب است. اگر میزان گوگرد موجود در سوخت مایع كمتر از 1% وزنی و یا میزان H2S موجود در سوخت گازی كمتر از 5/1% حجمی باشد، می توان از پشم شیشه به عنوان لایه حامی استفاده نمود. یكی از مزایای الیاف سرامیكی، وزن كم آن بوده كه باعث كاهش بار بر روی بدنه می شود، لذا ورقه های فولادی نازكتری جهت ساخت بدنه می توان بكار برد. هنگام راه اندازی كوره، چون بازتابنده سرد است باید احتیاط لازم را نمود تا در اثر انبساط، پوشش بازتابنده از بین نرود. مزیت الیاف سرامیكی، راه اندازی ساده كوره می باشد.
3-    كویل لوله ها: مهمترین قسمت یك كوره، كویل حرارتی آن است كه ضمناً مخارج آن یكی از بزرگترین ارقام در هزینه های اولیه كوره می باشد. در تأسیسات قدیمی و در كوره هایی كه در معرض درجه حرارتهای زیاد هستند، لوله ها توسط هدرهایی از نوع پلاگ (Plug-type headers) به یكدیگر متصلند. لوله ها معمولاً به هدر، جوش یا پیچ می شوند به طوری كه امكان بازرسی داخل آنها میسر باشد.
-    طراحی لوله ها: عوامل مهم در انتخاب جنس لوله در دماهای زیاد، عمر مفید، هزینه و شرایط محیطی است كه لوله در معرض آن قرار دارد.
عمر مفید لوله های كوره بستگی به كاربردهای كوره داشته و حتی در شرایط كاربرد یكسان، عمر لوله های سازندگان مختلف كوره متفاوت است. به عنوان مثال، ممكن است یك شركت سازنده جهت تأسیسات معین از لوله هی فولاد ضدزنگ نوع 304 با عمر مفید 8تا 11 سال استفاده نماید. در حالی كه شركت سازنده دیگر لوله های فولادی كرم – مولیبدن را اختیار نموده و پیش بینی نماید كه بعد از حدود 5 سال بعضی از آنها و بعد از 7 سال كلیه آنها تعویض گردد.
درجه حرارت و تنشهایی كه لوله ها در معرض آنها واقعند به اندازه محیط حرارتی از اهمیت یكسانی برخوردارند. در كلیه نقاط لوله، دمای جداره فلزی همواره بیش از دمای سیال فرآیند درون لوله است. انتخاب جنس لوله نه تنها به دمای اولیه بلكه به حداكثر دمای جداره لوله در انتهای مسیر بستگی دارد.
نوع تنش نیز از نظر ثابت یا تناوبی بودن، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تنشهای حرارتی ناشی از راهخ اندازی و یا توقف های مكرر كوره، باعث تخریب اجزا فولادی آن می شود. میزان چنین تنشهایی تحت شرایط معین بیشتر از میزان آنها در عملیات پایدار خواهد بود. محیطی كه لوله ها در معرض آن واقعند، رفتار اكسیداسیون و خوردگی فولاد لوله ها را تحت الشعاع قرار می دهد. اگر میزان اكسیداسیون شدید باشد، جنس لوله ها باید طوری انتخاب شود كه در مقابل پوسته ای شدن (scaling) مقاومت زیادی نشان دهد. تا حد امكان باید این انتخاب با توجه به اطلاعات قبلی در مورد واحدهای مشابه صورت پذیرد.
شاید مهمترین عامل در انتخاب جنس لوله، هزینه آن است. فولاد بسیار مقاوم در دماهای زیاد به واسطه هزینه گزاف، كاربرد محدودی دارد. بر حسب نوع كوره، انتخاب جنس لوله محدوده وسیعی را در بر می گیرد. البته ممكن است بنابر ضرورت اقتصادی، از دو یا چند آلیاژ مختلف جهت لوله هایی كویل حرارتی یك كوره معین استفاده شود. فولاد در درجه حرارتهای زیاد دچار تغییر شكل یا گسیختگی می گردد. این امر حتی زمانی اتفاق می افتد كه میزان تنش وارده بر آن كمتر از تنش تسلیم آلیاژ مورد نظر است. البته در این شرایط، مكانیزم خوردگی و اكسیداسیون عامل اصلی گسیختگی نخواهد بود. در دماهای پایین، آثار گسیختگی قابل اغماض بوده و فقط مكانیزمهای خوردگی و اكسیداسیون مؤثر هستند. البته اگر خوردگی شدیدی وجود نداشته باشد، لوله هیچگاه دچار وضعیت بحرانی نخواهد شد. بنابراین در طراحی لوله های كوره دو نقطه نظر موجود است. تحت درجه حرارتهای كمتر «محدوده الاستیك» تنش طراحی بر اساس تنش تسلیم بوده و تحت درجه حرارتهای بالاتر در «محدوده گسیختگی» تنش طراحی بر اساس تنش گسیختگی می باشد. در درجه حرارتهای متوسط باید ضخامت جداره لوله طوری اختیار شود كه ویژگیهای هر دو وضعیت فوق صادق باشند.
جنس لوله ها: در شرایط خوردگی و اكسیداسیون داریم، فولاد كربن دار (carbon steel) ، یكی از متداولترین مواد در ساخت لوله هاست. علت این امر، هزینه نسبتاً كم، كارآیی خوب و قابلیت جوشكاری این ماده است. آلیاژهای فولاد در دماهای زیاد مطابق جدول 1 معمولاً شامل مولیبدن، كرم یا سیلیس هستند. مولیبدن به منظور افزایش مقاومت در مقابل تنشهای حرارتی، كرم جهت جلوگیری از تشكیل گرافیت بین مولكولهای فولاد و افزایش مقاومت در مقابل اكسیداسیون و سیلیس نیز برای جلوگیری از اكسیداسیون بكار برده می شود.
حداكثر دمای طراحی جداره
فلزی (فارنهایت)    نوع یا درجه    جنس
1000    B    Carbon steel
1100    T1 or P1    Cr-1/2Mo
1100    T11 or P11    11/4Cr-1/2Mo
1200    T22 or P22    21/4Cr-1Mo
1200    T5or P5    5Cr-1/2Mo
1300    T7 or P7    7Cr-1/2Mo
1300    T9 or P9    9Cr-1Mo
1500    304 or 304H    18Cr-8Ni
1500    316 or 316H    16Cr-12Ni-2Mo
1500    321 or 321H    18Cr-10Ni-Ti
1500    347 or 347H    18Cr-10Ni-Cb
1800    800H    Ni-Fe-Cr
1850    HK-40    25Cr-20Ni
جدول 1- انتخاب جنس لوله بر حسب دمای جداره فلزی
فولادهای ضدزنگ اساساً آلیاژهایی از آهن و كرم و نیكل بوده و در مقابل خوردگی یا اكسیداسیون شدید، مقاوم هستند. نوع 304 كه از همه شایع تر است، از نظر خوردگی و اكسیداسیون مقاوم بوده و دارای تنش گسیختگی زیاد می باشد. انواع 321 و 347 مشابه نوع 304 بوده با این تفاوت كه به آنها به ترتیب تیتانیوم و كلومبیوم اضافه شده است. این اجزا با كربن تركیب شده و خوردگی بین ملكولی را به حداقل می رساند. خوردگی بین ملكولی معمولاً از محیطها بعد از جوشكاری به وجود می آید. نوع 316 حاوی مولیبدن و تحت تنشهای حرارتی زیاد تا 1500 فارنهایت بكار برده می شود. این نوع در مقابل اكسیداسیون تا 1650 فارنهایت مقاوم است. در دمای بیش از 1650 فارنهایت از انواع 309 و 310 استفاده می شود كه به ترتیب حاوی 12 و 20 درصد نیكل و 25 درصد كرم هستند. این آلیاژها در دماهای زیاد مقاومت تنشی زیادی داشته و به واسطه وجود كرم می توانند در شرایط خوردگی یا اكسیداسیون شدید بكار روند. آلیاژ 800H (20 درصد كرم و 32 درصد نیكل) تا 1800 فارنهایت مقاومت زیادی در مقابل تنشهای حرارتی، اكسیداسیون و كربوریزاسیون دارد. آلیاژ HK-40 (25 درصد كرم و 20 درصد نیكل) به طور چرخشی قالب ریزی می شود.
-    زانویی ها: كم خرج ترین روش جهت اتصال لوله ها، استفاده از زانویی های 180 درجه می باشد. در اكثر كوره های جدید، زانویی ها در انتهای لوله ها جوش داده می شوند. زانویی ها می توانند در مسیر جریان گازهای حاصل از احتراق به عنوان سطوح جاذب حرارت و یا در داخل جعبه های هدر در خارج محفظه احتراق قرار گیرد. جنس آنها نیز معمولاً از چدن اختیار می شود.
-    هدرهایی از نوع پلاگ: هدرهای پلاگ در مقایسه با زانویی های 180 درجه گرانتر بوده و در كوره های جدید كاربرد كمتری دارند. این پلاگها را نمی توان درون محفظه احتراق در مسیر گازهای داغ قرار داد. لذا در خارج از محفظه احتراق، درون جعبه هدر نصب می شوند. هدرهای پلاگ چون خارج از منطقه انتقال حرارت قرار دارند نسبت به لوله های جاذب حرارت از شرایط ملایم تری برخوردارند و برای درجه حرارتهای كم طراحی می شوند. جنس آنها نیز معمولاً چدنی است.
4-    سطوح توسعه یافته: مقاومت فیلمی طرف گازهای داغ، عامل تعیین كننده سطح لوله های بخش جابجایی می باشد. جهت افزایش میزان انتفال حرارت جابجایی به ازای هر فوت طول لوله، می توان از سطوح توسعه یافته استفاده نمود. امروزه لوله های برهنه را فقط در كوره هایی بكار می برند كه كیفیت سوخت آنها نامرغوب بوده و احتمال نشت خاكستر بر روی لوله های بخش جابجایی زیاد باشد. در اینجا وسایل شایع جهت افزایش سطح بخش جابجایی معرفی می گردد. لازم به تذكر است كه در بخش تابشی هرگز از سطوح توسعه یافته استفاده نمی شود.
الف- پره های دندانه دار (Serrated fins) : پره های دندانه دار مطابق شكل 4 الف به صورت شكاف V شكل و یا به صورت مارپیچ حول لوله جوش داده می شود. این پره ها دارای ضخامت، ارتفاع و تراكم (تعداد پره به ازای واحد طول لوله) متفاوت هستند. ضخامت آنها بین 035/0 تا 188/0 اینچ، ارتفاعشان بین 5/1 تا 25/0 اینچ و تراكم آنها بین 2 تا 7 پره در هر اینچ طول لوله می باشد.
ب- پره های یكپارچه (Solid fins) : پره های یكپارچه مطابق شكل 4ب به صورت مارپیچ غیر منقطع دور لوله جوش شده اند. حدود ضخامت، ارتفاع و تراكم آنها شبیه پره های دندانه دار است. پره های یكپارچه از نظر مكانیكی، مقاومتر از پره های دندانه دار بوده ولی معمولاً میزان انتقال حرارتشان كمتر است.
ج- زوائد میخی (Studs) : زوائد میخی مطابق شكل 4ج به صورت استوانه هایی بر روی جداره لوله جوش شده اند. قطر استاندارد این زوائد میخی 5/0 اینچ است. در برخی موارد زوائد 375/0 اینچی هم مشاهده شده اند. ارتفاع بین آنها 2 تا 5/2 اینچ است. زوائد میخی تنها سطوح توسعه یافته ای هستند كه می توان آنها را عمود یا موازی مسیر گازهای داغ قرار داد. هزینه ساخت آنها معمولاً بیشتر از پره هاست.
ابعاد توسعه یافته در كوره هایی با سوخت گازی تا اندازه ای كمتر از ابعاد آنها در كوره هایی با سوخت نفتی مایع است. ترجیحاً حداكثر ارتفاع پره ها 75/0 اینچ و حداكثر تراكم آنها 3 پره به ازای هر اینچ طول لوله اختیار می شود. جدول 2 حداكثر دمای نوك سطوح توسعه یافته را نشان می دهد.

شكل 4
دمای نوك (فارنهایت)     جنس سطوح توسعه یافته
    پره ها     زوائد میخی
850    Carbon steel    __
1100    5Cr    __
1200    11-13Cr    __
1500    18Cr-8Ni    __
950    __    Carbon steel
1100    __    5Cr
1200    __    11-13Cr
1500    __    18Cr-8Ni
جدول 2- حداكثر دمای نوك سطوح توسعه یافته برحسب جنس آنها
5-    نگهدارنده لوله ها: لوله ها معمولاً توسط آویزها (مطابق شكل 5) و صفحات فلزی (Tubesheet) در محل خود نگهداشته می شوند. آویزها و صفحات فلزی مستقل از پوشش بازتابنده به بدنه فولادی كوره متصل می گردند. به عبارت دیگر هیچگونه بار مكانیكی بر بازتابنده اعمال نمی شود. نوع نگهدارنده ها به افقی یا عمودی بودن لوله ها بستگی دارد.
لف- لوله های افقی: لوله های افقی كه دارای زانویی های داخلی هستند در بخش تابشی توسط آویزو در بخش جابجایی توسط صفحات فولادی نگهداشته می شوند. اگر زانویی ها در خارج كوره نصب شده باشند، از صفحات و نگهدارنده های واسطه ای استفاده می شود. معمولاً توزیع سیال در بخش جابجایی توسط زانویی خارجی و در بخش تابشی توسط زانویی داخلی صورت می گیرد. در بخش تابشی، نگهدارنده های واسطه ای باید طوری طراحی شوند كه در صورت انتقال اضطراری آنها، لوله ها در محل خود ثابت باقی مانده و حداقل مقدار دیوار بازتابنده برداشته شود. در ضمن این نگهدارنده ها باید به وسایلی مجهز باشند تا لوله ها هنگام عملیات به طرف بالا حركت نكنند. در بخش جابجایی نیز باید صفحات نگهدارنده به قسمتهای مختلف تقسیم شده تا در موقع تعویض آنها لوله های كمتری برداشته شود. حداكثر طول بدون نگهدارنده لوله های افقی نباید از 35 برابر قطر خارجی آن یا 20 فوت تجاوز كند.
ب- لوله های عمودی: لوله های عمودی از بالا یا پایین نگهداری می شوند. لوله هایی كه از بالا نگهداشته شده اند در پایین دارای هادیهایی بوده و بالعكس لوله هایی كه از پایین نگهداشته شوند در بالا دارای هادیهایی هستند. معمولاً هیچگونه نگهدارنده واسطه ای به كار برده نمی شود. در صورت نیاز از هادیهای واسطه ای جهت جلوگیری از خمش داخلی لوله به طرف شعله و یا خمش جانبی آن به طرف لوله های مجاور استفاده می شود.
جنس نگهدارنده های لوله: صفحات نگهدارنده لوله هایی با زانویی خارجی، از ورقه فولاد كربن دار به ضخامت   اینچ ساخته می شود. اگر دمای این صفحات بیش از 800 درجه فارنهایت باشد، باید جنس آنها از آلیاژهای مقاوم تری انتخاب گردد. طرف داغ این صفحات معمولاً با بازتابنده قالبی به ضخامت 3 اینچ در بخش جابجایی و 5 اینچ در بخش تابشی پوشیده می شود.
در بخش تابشی، نگهدارنده های واسطه ای لوله های افقی و نگهدارنده های بالایی لوله های عمودی اغلب دارای 25% كروم و 12% نیكل هستند. با این وجود، برخی از طراحان 25% كروم و 20% نیكل را ترجیح می دهند. از همین مواد در ساخت هادیهای واسطه ای و پایینی لوله های عمودی استفاده می شود. البته كاربرد آلیاژ 18% كروم با 8% نیكل نیز برای هادیهای پایینی شایع است. نگهدارنده های پایینی لوله های عمودی از چدن ساخته شده و توسط بازتابنده كف كوره از تشعشع شعله مصون می ماند.
صفحات واسطه ای كه در معرض گازهای داغ تری در بخش جابجایی هستند، عموماً از جنس نگهدارنده های بخش تابشی ساخته می شوند. در مناطق سردتر این بخش، كاربرد چدن شایع است. جدول 3، جنس و حدود دمای طراحی مواد مختلف جهت نگهداری لوله ها را نشان می دهد.
دمای نوك (F0)    جنس سطح توسعه یافته
850
1100
1200
1500    پره ها  
فولاد كربن دار
Cr 5
Cr 13-11
Ni 8 – Cr 18
950
1100
1200
1500    زوائد میخی 
فولاد كربن دار
Cr 5
Cr 13-11
Ni 8 – Cr 18
جدول 2-2 حداكثر دمای نوك سطوح توسعه یافته برحسب جنس آنها
 دمای طراحی (فارنهایت)    نوع یا درجه    جنس
800    A-283 Grc    Carbon steel
1150    Gr C5    5Cr-1/2Mo
1200    A-319 third grade-Ctype    Cast-iron Alloy
1400    Gr CF8    18Cr-8Ni
1800    Second grade    25Cr-12Ni
1800    Second grade    50Cr-50Ni
1800    IN 657    50Cr-50Ni-Cb
1900    IN 657    60Cr-40Ni
2000    Gr HK-40    25Cr-20Ni
جدول 3- حدود دمای طراحی نگهدارنده های لوله
دریچه خروج گازها (دمپر): وظیفه دمپر دودكش، كنترل مكش كوره و ایجاد فشار منفی حدود 0.05 اینچ آب در قسمت پایینی بخش جابجایی می باشد. دودكش كوره های كوچك دارای دمپر یك لایه ای و دودكش كوره های بزرگ دارای دمپر چند لایه ای است. اگر گازهای داغ توسط مجاری با مقطع مستطیلی از كوره به دودكش مجزایی حمل شوند، از دمپر كركره ای (Louvce-type Damper) استفاده می شود. باز و بستن دمپر دودكش عموماً توسط كابل به طریق دستی از سكویی مجاور دودكش انجام می شود. در مورد دمپرهای بزرگ این عمل عموماً به طریق وسایل بادی (Pheumatic) صورت می گیرد.
كنترل كاركرد كوره
همواره در كوره ها، دو هدف اصلی مدنظر است. هدف اول كاركرد درست كوره و بی خطر بودن آن و هدف دوم افزایش بازه حرارتی كوره تا حدّ امكان جهت كاهش مصرف سوخت. جهت نیل به این اهداف باید متغیرهای اصلی در بخش سیال فرآیند و بخش احتراق دقیقاً كنترل و تنظیم شوند. در عملیات مداوم، چون كنترل دستی، سرعت كافی ندارد، عموماً از سیستمهای كنترل خودكار (بسته به نوع كوره) استفاده می شود. این كنترلرها عموماً از نوع PI یا PID می باشند. توسط تنظیم متغیرهای زیر می توان در زمینه چگونگی احتراق، میزان هوای اضافی، بازده حرارتی و میزان جذب حرارتی، اطلاعاتی كسب نمود:
الف- میزان جریان سیال فرآیند: غالباً میزان جریان سیال فرآیند در هر یك از گذرهای كوره توسط اریفیس اندازه گیری می شود. اگر مقدار جریان در یكی از گذرها كم باشد، میزان افت فشار در آن گذر افزایش یافته و به حرارت بیش از حد و گسیختگی لوله منجر می گردد.
ب- میزان جریان سوخت: مقدار سوخت معمولاً توسط دمای خروجی سیال فرآیند كنترل می شود. با اندازه گیری میزان سوخت معدنی توسط اریفیس و با داشتن ارزش حرارتی آن، مستقیماً حرارت آزاد شده قابل محاسبه است.
ج- دمای سیال فرآیند: اگر قرار باشد جریان در هر یك از گذرها كنترل شود، بهتر است دماهای خروجی هر گذر تعیین گردد. این دماها شاخصی جهت تنظیم جریان هر گذر بوده و تعیین كننده كل حرارت جذب شده توسط سیال فرآیند می باشد. با اندازه گیری درجه حرارتهای خروجی سیال در هر گذر از بخشهای تابشی و جابجایی، می توان تقسیم بار حرارتی در دو بخش مذكور را تعیین نمود.
د- دمای گازهای داغ: دمای گازهای داغ خروجی از بخش تابشی به عنوان شاخص موازنه حرارتی حول محفظه احتراق و نشان دهنده شرایط اشتعال بیش از حد است. اندازه گیری دمای گازهای داغ باید در فواصل 50 فوتی در طول محفظه احتراق صورت گیرد. دانستن این درجه حرارتها در تعیین حداكثر میزان اشتعال مفید است. دمای گازهای داغ را همچنین در ورودی و خروجی بخش جابجایی باید تعیین نمود. دماهای اخیر در محاسبه بازده كوره و تعیین میزان رسوبات بر روی لوله های بخش جابجایی از اهمیت زیاد برخوردار است.
هـ- توزیع مكش گازهای داغ: مكش درون محفظه احتراق در مجاورت مشعلها، در ورودی و خروجی بخش جابجایی و در قسمت پایینی دمپر دودكش باید اندازه گیری شود. از مقادیر مكش اندازه گیری شده، می توان اطلاعاتی در زمینه افت فشار هوای احتراق و گازهای داغ كسب نمود. این اطلاعات جهت تنظیم دریچه مشعلها و دمپر دودكش به كار می رود. مقادیر مكش همچنین شاخص عملكرد كوره می باشد.
و- نمونه برداری از گازهای داغ: از گازهای داغ در خروجی بخشهای تابشی و جابجایی باید نمونه برداری شود. توسط نمونه گازهای داغ خروجی از بخش تابشی می توان مقدار اكسیژن را اندازه گیری كرد و به كیفیت احتراق پی برد. بهتر است، مقدار مواد سوختی موجود در گازهای این قسمت را نیز تعیین نمود. تعیین مقدار اكسیژن در گازهای خروجی از بخش جابجایی در محاسبه بازده حرارتی ضروری است. اگر مقدار اكسیژن موجود در گازهای خروجی از بخش تابشی مشخص باشد، میزان نشت هوا به داخل بخش جابجایی را می توان محاسبه نمود.
جهت كنترل احتراق با استفاده از تجزیه دود و اندازه گیری اكسیژن و یا دی اكسید كربن موجود در آن می توان از دستگاههایی كه در زیر سه نمونه از آنها تشریح می شوند، استفاده كرد.
1-    تجزیه كننده اورسات (orsat) : این دستگاه كه قابلیت اندازه گیری میزان منو اكسیدكربن، دیاكسید كربن و اكسیژن را دارد یكی از متداولترین دستگاههای مورد استفاده می باشد. دستگاه شامل سه محفظه است: محفظه B محتوی محلول آب و پتاس برای جذب دی اكسیدكربن موجود در دود به نسبت 2:1 (2 قسمت آب و یك قسمت پتاس).
محفظه C محتوی محلول پتاس، آب و اسید پیراگرالیك كه تولید پیراگزالات دو پتاسیم (C6H5O3K) می نماید. برای جذب اكسیژن موجود در دود به نسبت 3 قسمت پتاس و محلول آب و اسید به نسبت 3 قسمت آب و یك قسمت اسید.
محفظه D محتوی محلول پیراگزالات دوسدیم (C6H5O3Na) می باشد كه 33 گرم سود و 36 گرم پیروگالول كه هر یك در 100cm3 آب حل شده اند، می باشد و برای جذب منو اكسیدكربن به كار می رود.
روش كار به این صورت است كه گاز از فیلتر گذشته وارد قسمت A می شود. در این حالت شیرهای C , B و D بسته است و در آنجا بخار آب موجود در گاز تقطیر شده و گاز خشك خواهیم داشت. شیر B را باز می كنیم و 4 تا 5 بار گاز با مایع داخل محفظه B در تماس بوده كه مقدار Co2 را تعیین می كند. این عمل را برای محفظه های D , C نیز عمل كرده تا مقدار O2 و Co نیز تعیین شود. نمونه ای از دستگاه اورسات را در شكل 6 مشاهده می كنید.
شكل 6
2-    تجزیه كننده فیرایت (Fyrite) : این تجزیه كننده تنها برای تعیین دی اكسیدكربن در دود بكار می رود (شكل 7)
شكل 7
دستگاه از محفظه ای كه در آن سیال جذب كننده دی اكسیدكربن قرار گرفته، تشكیل شده و قسمت خارجی آن مدرّج است و بایستی دود را وارد آن نموده و سپس آن را با حركت دادن دستگاه طوری مخلوط كنیم كه Co2 جذب سیال شود. غشاء تحتانی دستگاه در اثر تغییر فشار سیال كه جذب دی اكسیدكربن نموده است، تغییر شكل داده و سطح سیال در ستون مدرّج بالا می رود. درجه بندی آن طوری است كه از صفر تا 20 درصد مقدار اكسیژن مدرّج شده است.
3-    دستگاه آنالیزور اكسیژن: این دستگاه مطابق شكل 8 شامل یك المان حساس از جنس سرامیك اكسیدزیركونیوم (Zirconium-oxide ceramic) می باشد. از محسّنات آن نیاز به مراقبت كم و نمونه گازی اندك می باشد. به علاوه قابلیت كار با گازهای آلوده محتوای اكسیژن كم (حدود یك درصد) را دارا می باشد.

شكل 8
دستگاه مزبور به طور خودكار عمل كرده و سرعت پاسخ آن حدود 5 ثانیه است. نمونه گازی با فشار حدود 2 psi وارد محفظه ای می شود كه دمای آن ثابت است و پس از تماس با المان حساس دوباره درون كوره تخلیه می گردد. محتوای اكسیژن نمونه گازی توسط المان حساس با محتوای اكسیژن یك گاز مایع (مانند هوا) مقایسه می گردد. نیروی الكتروموتیو E كه توسط سلول تولید می گردد با رابطه زیر بیان می شود:
  اكسیژن موجود در گاز مرجع                                   اكسیژن موجود در نمونه گازی
كه در آن اكسیژن موجود در گاز مرجع میزان غلظت اكسیژن می باشد (مثلاً برای هوا 0.209) و به همین ترتیب اكسیژن موجود در نمونه گازی، غلظت اكسیژن در نمونه گازی مدّ نظر است و دما به صورت مطلق می باشد.
به علت وابستگی نیروی الكتروموتیو به دما، سلول در دمای ثابت نگهداشته می شود. از طرفی چون پاسخ سیستم به طور معكوس متناسب با لگاریتم غلظت اكسیژن نمونه گازی است، شدت آن در غلظتهای كم اكسیژن، بیشتر خواهد بود. بنابراین در محدوه هوای اضافی كم، دقت دستگاه بیشتر است.
ز- دمای جداره لوله: جهت این كار از ترموكوپل استفاده می كنیم. در شكل 9 یك نمونه ترموكوپل را مشاهده می كنیم. محل اتصال ترموكوپل به لوله به صورت شكافی است كه قبلاً روی لوله تعبیه شده است. ترموكوپل معمولاً توسط پوشش عایقی محافظت می شود،‌ به طوری كه دمای گازهای داغ تأثیری بر آن نگذاشته و فقط از دمای جداره لوله متأثر باشد. ترموكوپلهای متداول در كوره ها از جنس كرومل – آلومل(Chromel-Alumel) بوده كه در دماهای كم و متوسط مناسبند.

شكل 9
خ- تنظیم شعله: اگر از مشعل های با مكش اجباری استفاده شود، باید شعله آنها تنظیم شود. اسكنر ماوراء بنفش شعله (Ultraviclet flame scanner) ، راه حل مناسبی جهت تنظیم شعله كوره هایی با مشعلهای متعدد است. عموماً سلول UV از یك جفت الكترود كاملاً صیقلی از جنس مولیبدن (یا تنگستن) به فاصله معین از یكدیگر درون حباب شیشه ای محتوای گاز هلیوم تشكل شده است. گاز بین الكترودها در اثر برخورد فتونهای UV یونیزه شده و فركانس پالس منتجه، معیار مستقیمی جهت اندازه گیری شدت تشعشع دریافتی خواهد بود. چنین دستگاهی شدت هر شعله را به طور متمایز نسبت به شعله های مجاور اندازه گیری می كند.
سوختها
به طور كلی تمام اجسامی كه در اثر تركیب با اكسیژن تولید حرارت می كنند، سوخت می باشند. سوختهایی كه در صنعت به كار می روند به صورت جامد، مایع و گاز می باشند كه از عناصری مانند كربن، هیدروژن، گوگرد، اكسیژن و … تشكیل شده اند. سوختهای جامد مانند كك، آنتراسیت، لینیت، تورب، چوب و ذغال و … با عوامل زیر مشخص می شوند:
1-    درصد تركیب سوختها كه مقدار كربن، هیدروژن، اكسیژن و ازت را نشان می دهد.
2-    قدرت حرارتی سوخت یعنی مقدار حرارتی كه در اثر احتراق كامل یك كیلوگرم سوخت ایجاد می شود.
3-    مقدار خاكستر
4-    مقدار آب
5-    مقدار گوگرد
سوختهای مایع از تقطیر نفت خام بدست می آیند كه برحسب غلظت و ویسكوزیته به انواع مختلف تقسیم می شود و قدرت حرارتی و سایر مشخصات آنها با یكدیگر متفاوت است. اغلب این سوختها در درجه حرارت معمولی مشتعل نشده و برای اشتعال، آنان را به صورت پودر درآورده و یا در درجه حرارت بالا مشتعل می كنند. سوختهای مایع با مشخصات زیر تعریف می شوند:
1-    قدرت حرارتی
2-    غلظت
3-    نقطه اشتعال و نقطه احتراق
4-    مواد زائد مانند آب، خاكستر، قیر و …
سوختهای گازی شامل هیدروكربورهای طبیعی و گازهایی كه از تقطیر نفت خام به دست می آید و گازهای كوره كك و كوره بلند و همچنین گاز سایر دستگاههای مولد گاز می باشند.
تركیب شیمیایی عناصر در احتراق:
می دانیم به طور كلی سوختها از ازت، آب، اكسیژن، گوگرد، هیدروژن، كربن، هیدروكربورها و سایر مواد دیگر تشكیل یافته و تركیب شیمیایی آنان و مقدار حرارتی كه در اثر این تركیب ایجاد می شود به صورت زیر است (گرمای آزاد شده بر حسب كیلوكالری آمده است):
- احتراق كربن                  
- احتراق گوگرد              
- احتراق هیدروژن              
- احتراق اكسید كربن              
- احتراق متان              
- احتراق اتان              
- احتراق پروپان          
- احتراق بوتان              
احتراق عناصر در هوا:
معمولاً اكسیژن لازم برای احتراق از هوا تأمین می شود. اگر تركیب حجمی هوای خشك را به صورت ازت %03/78، اكسیژن %99/20، آرگون %94/0، گاز كربنیك و هیدروژن و گازهای كمیاب دیگر %64/0 در نظر بگیریم، مشاهده می شود كه به ازای یك متر مكعب اكسیژن تقریباً 76/3 مترمكعب ازت و سایر گازهایی كه در احتراق وارد نمی شوند خواهیم داشت كه جمعاً 76/4 مترمكعب هوا را ملزوم می دارد. از احتراق یك كیلوگرم كربنی كه ممكن است تولید CO2 و یا CO نماید، مقدار اكسیژن و هوای لازم را به صورت زیر به دست می آوریم:
اكسیژن لازم برای هر كیلوگرم كربن:                  
با توجه به جرم مخصوص اكسیژن كه 429/1 كیلوگرم بر متر مكعب است، حجم 33/1 كیلوگرم اكسیژن می شود:
از طرفی با توجه به نسبت وزنی ازت و اكسیژن هوا خواهیم داشت:
جرم ازت                          
حجم ازت                          
بنابراین میزان هوای لازم برابر است با:
در یك احتراق كامل بدلیل اینكه دی اكسیدكربن تولید می شود مراحل قبل به شكل زیر درمی آید:
پس هوای لازم در احتراق كامل عبارتست از:
قدرت حرارتی سوخت (ارزش حرارتی):
اگر یك كیلوگرم از سوختی را تا درجه حرارت بالاتر از 100 درجه سلسیوس خشك كرده و در محفظه ای كه محتوای اكسیژن حرارتی بالای سوخت (Pcs) نامیده كه در آن فرض می شود آب تولیدی از هیدروژن سوخت تبخیر نمی گردد و در مورد سوختهایی كه رطوبت دارند مانند ذغال سنگ به ازای هر كیلوگرم آب داخل آن كه تبخیر می شود تقریباً 600 كیلوكالری حرارت گرفته و در عمل این مقدار حرارت با بخار آب از دودكش خارج می شود. از طرف دیگر هیدروژن كه داخل سوخت می باشد سوخته و تولید بخار آب می نماید، با در نظر گرفتن این دو اتلاف حرارتی، قدرت حرارتی دیگری را كه قدرت حرارتی پایین سوخت (Pci) می باشد، تعریف می كنیم و آن مقدار حرارت ایجاد شده در اثر احتراق كامل یك كیلوگرم از سوخت می باشد در صورتی كه آب موجود در سوخت كم شود. معمولاً وقتی از قدرت حرارتی یك سوخت صحبت می شود منظور قدرت حرارتی بالاست.
محاسبه قدرت حرارتی سوخت:
می دانیم كه هر كیلوگرم اكسیژن بایستی با یك هشتم هیدروژن تركیب شده و تولید آب نماید، بنابراین مقدار اكسیژن كه باید به طور جداگانه سوخته شود   می باشد. به طور مثال قدرت حرارتی بالا برای سوختی كه از كربن، هیدروژن و گوگرد تشكیل شده از رابطه زیر بدست می آید:
چون یك كیلوگرم هیدروژن، 9 كیلوگرم آب می دهد و حرارت میعان آب 600 كیلوكالری بر كیلوگرم است، بنابراین قدرت حرارتی پایین این سوخت عبارتست از:
كه E مقدار آب می باشد و ضرایب كربن، هیدروژن و گوگرد از آنچه كه در تركیب شیمیایی عناصر گفته شد بدست می آید. مثلاً در مورد كربن، 12 گرم كربن، 6/97 كیلوكالری حرارت تولید می كند و برای هر كیلوگرم كربن، حرارت تولید شده برابر است با: 
با توجه به مطالب فوق و با معلوم بودن تركیب هر سوخت می توان ارزش حرارتی آن را محاسبه نمود.