الفرن Furnace أَو سخان اللهب Fired Heater ، هو معدة تعمل علي تسخين منتج معين أو أن تعمل كمفاعل reactor يوفر الحرارة لتفاعل كيميائي.
تختلف تصميميات الأفران علي اختلاف وظيفتها ووظيفة الحرارة heating duty ونوع الوقود وكذلك طريقة إدخال الهواء اللازم للإحتراق.
على أية حال، قبل ما نتكلم عن الفرن، في البداية لازم نذكر مثلث الحريق وهو (أكسجين – وقود – لهب).
الاحتراق هو تفاعل كيميائي سريع بيحدث عندما تتلامس كميات من الوقود والأكسجين مع مصدر الإشعال.
في الـ furnace، بيدخل الهواء للفرن من خلال مصاريع الهواء الأولية.
الفرن بيتكون بشكل أساسي من:
1-Firebox and Refractory Layer
وهو الـ section اللي بيحتوي على الـ burner أو مصدر التسخين.
2-Radiant Tubes
دى الأنابيب اللي بتكون على طول جدران الـ fire box. بتستقبل الحرارة مباشرة من burner، فلازم تكون بتتحمل الحراره العالية وتكون مصنوعة من سبيكة جيدة high-alloy steels.
3-Convection tubes
ودى الأنابيب الموجودة على سطح الـ furnace، ومش على اتصال مباشر زي الـ Radiant.
4- Soot Blower
ودا جهاز بيستخدم لإزالة الـ soot اللي بيترسب على الأنابيب الداخلية للفرن أثناء الاحتراق؛ ودا لمنع انسداد ممرات الغاز.
الـ furnace بيتم تقسيمها إلى:
1- direct fired heater
هو أحد الأنواع اللي بيمد فيه الـ burner الغازات الساخنة اللي بتنقل حرارتها للفلويد المتدفق سواء سائل أو غاز بشكل مباشر من خلال الـ coils المثبتة داخل الـ vessel الخاصة بالـ heater.
2-indirect fired (fire tube)
هنا بيتم نقل الطاقة الناتجة عن احتراق الوقود (سائل أو غاز) لـ سائل وسيط ناقل للحرارة -بشكل أساسي بيكون ماء في شكل سائل أو غاز أو سوائل حرارية-،
والوسيط دا هو المسؤول عن نقل الطاقة لـ معدات أخرى زي المفاعلات والمبادلات.
الجزء المهم كمان، هو إن الاحتراق بيحدث كاملاً لما تشتعل المواد المتفاعلة بالنسب الصحيحة، لكن لو مثلاً كمية الأكسجين غير كافية لتحويل كل الوقود لـ ماء وثاني أكسيد الكربون فـ يحدث الاحتراق غير الكامل.