ما هو الفرن الدوار؟

الأفران الدوارة أو الأفران الإسطوانية هي أجهزة تتكون من أنبوب مصنوع من الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ معزولة داخلياً بمواد مثل الإسمنت أو الطوب الناري، وتدور ببطء حول محورها الأفقي. تُستخدم هذه الأفران للتكليس والتلبيد وخبز المواد عند درجات حرارة تتجاوز 300 درجة مئوية. يعود تاريخ الأفران الدوارة إلى أواخر السبعينيات من القرن التاسع عشر عندما قام توماس ميلن مع ابنيه بإنتاج أول إسمنت بورتلاند في الهند من خلال أنبوب حديدي.

في عام 1885، سجّل المهندس الإنجليزي رانسوم (Ransome) براءة اختراع فرن أفقي مائل يمكنه الدوران ونقل المواد تدريجيًا من طرف إلى آخر.

قبل اختراع الأفران الدوارة، كانت عمليات خبز المواد تتم في أفران تقليدية ذات كفاءة خبز منخفضة وعدم تجانس في الخبز، وإنتاجية منخفضة جداً. بعد اختراع الأفران الدوارة، حلّت محل تلك الأفران التقليدية.

الأفران الدوارة عبارة عن أنابيب مائلة بزاوية ضئيلة عن الأفق، تدور ببطء وبفعل الجاذبية، توجّه المواد من المدخل إلى المخرج. تستند أنابيب الفرن الدوار على غلايين من الفولاذ وتدور حول محور أفقي بقوة كهربائية وبواسطة تروس مناسبة.

كيفية عمل الفرن الدوّار

هذا النوع من الأفران يتألف من أنابيب تميل بشدة قليلة بالنسبة للأفق، حيث يتم توجيه المواد من منطقة الدخول إلى منطقة الخروج بسبب الجاذبية بسبب دوران الأنبوب. توضع أنابيب الفرن الدوار على أسطوانات فولاذية وتدور حول محورها الأفقي بفعل قوة كهربائية مناسبة وعمل العلب التروس المناسبة.

تتم إدخال المواد الخام إلى الفرن الدوار من الجزء العلوي والمرتفع، وباستثناء بعض الحالات النادرة، يتم تسخين المواد الخام من الجزء الأسفل من الفرن حيث يتم تفريغ المواد. عندما تدخل المواد الفرن الدوار، تكون بدرجة حرارة منخفضة (عادة درجة حرارة الغرفة) وتتحرك نحو الجزء الأسفل من الفرن وزاوية اللهب ويزيد حرارتها تدريجيًا أثناء تدور الأنبوب داخل الفرن. بعد القرب من اللهب، تصبح المواد أكثر سخونة، وعند وصولها إلى منطقة الجحيم في الفرن، تصل إلى درجة الحرارة المطلوبة لإكمال عملية الطهي وبعد ذلك تخرج من الفرن. في المرحلة التالية، يتم تبريد المواد وبعد وصولها إلى درجات الحرارة المناسبة، يتم استخدامها في المراحل التالية.

تتم عزلة الداخلية للفرن بشكل مختلف وذلك بناءً على درجة حرارة العمل والمسافة من منطقة الجحيم ونوع المواد المختلطة، ويتم استخدام الطوب الشاموتي والألومينا والمغنيسيا وأنواع أخرى من الطوب حسب الحاجة.

يتم استخدام وقود مختلف في مشعل الفرن وذلك اعتمادًا على الظروف والموقع، حيث يمكن استخدام الغاز الطبيعي والديزل والمازوت ولكن الغاز الطبيعي هو أفضل خيار إذا كان متاحًا.

يتم استخدام مروحة السنتريفيوج لتوليد تدفق الهواء داخل الفرن وتحريك الحرارة والغازات داخل الفرن الدوار من خلال جعل تدفق الحرارة يتجه نحو الجزء العلوي من الفرن. كما يتم فصل الغبار داخل الفرن باستخدام مرشحات الهواء المناسبة بحجم الفرن.