مشعل که در زبان انگلیسی به آن Burner گفته می‌شود دستگاهی مکانیکی است که با مخلوط کردن نسبت بهینه‌ای از هوا با سوختهایی مانند مانند گاز، گازوئیل و مازوت در یک مکان کاملا ایمن، انرژی سوخت را به انرژی گرمایی تبدیل می‌کند و یکی از اصلی‌ترین تجهیزات موتورخانه‌ها و ایجاد شعله در بویلرهای بخار، روغن داغ و آب داغ می‌باشد. انرژی گرمایشی تولید شده حاصل از این نوع احتراق، مقداری گاز نیز تولید می‌کند. انرژی تولید شده توسط دو روش جابجایی (Convection) و تابش یا تشعشع (Radiation) به محیط اطراف انتقال داده می‌شود.
در واقع میتوان گفت مشعل صنعتی یک محصول کلیدی برای فناوریهای گرمایشی می‌باشد. همچنین مشعل و احتراق دو اصطلاحی هستند که نمی‌توان آنها را از یکدیگر جدا کرد. همانطور که می‌دانید گرما یک منبع انرژی است و هنگامی که سوخت با اکسیژن واکنش می‌دهد، احتراق صورت می‌گیرد و انرژی گرمایی و نور آزاد می‌شود. انرژی گرمایی تولید شده توسط شعله به وسیله محفظه احتراق به محلی که انرژی مورد نیاز است منتقل می‌شود. در کل وظیفه مشعل تولید گرما و همچنین میزان شعله و دمای خود را نسبت به دستوراتی که می‌گیرد تنظیم می‌کند. در ضمن شناخت این سیستم میتواند در فرایند تعمیر مشعل موتورخانه بسیار مفید و مناسب باشد. تامین هوا در مشعلها میتواند از نوع طبیعی یا اجباری باشد.
مشعل چیست؟
مشعل یک دمنده صنعتی است که گرما را بصورت قابل کنترل به داخل بویلرها، هیترها (جت هیترها) و پکیجهای گرمایشی تزریق می‌نماید. مشعلها در حقیقت وسیله‌ای برای ترکیب سوخت (مازوت، گاز، برق، گازوئیل) با هوا به مقدار دلخواه (ظرفیت مشعل) و ایجاد شعله جهت رساندن دمای سیال به عددی مشخص هستند.
همچنین در انواع دیگها از جمله دیگهای چدنی و فولادی، مشعلهایی با ظرفیت کاری متفاوت استفاده و بهره برداری می‌شود. معمولا ظرفیت حرارتی مشعل حدود 20 درصد بالاتر از ظرفیت حرارتی دیگ در نظر گرفته می‌شود و دلیل آن هم احتمال احتراق ناقص درون دستگاه می‌باشد. ظرفیت روی پلاک همان ظرفیت نامی مشعل می‌باشد که معمولا بر حسب کیلووات یا کیلوکالری در ساعت بیان می‌شود. کنترل روشن و خاموش شدن مشعل معمولا توسط ترموستات روی دیگ یا خط لوله آب گرم صورت می‌گیرد. همچنین در هر مشعل و دیگ، تعدادی کنترل کننده همانند رله، فتوسل، یون و ترموستات وجود دارد که مقدار و زمان هر کدام از فرآیندها را کنترل می‌نمایند.
انواع مشعل موتورخانه
این سیستمهای گرمایشی، بر اساس معیارهای متفاوتی همچون نوع سوخت، نحوه اشتعال سوخت و هوا، ظرفیت کاری دستگاه و پروفیل شعله تولید شده به انواع مختلفی تقسیم بندی می‌شوند.
تقسیم بندی مشعلها از نظر نوع سوخت
در دسته بندی مشعلها از نظر نوع سوخت، میتوان انواع زیر را نام برد:
مشعل گازسوز
مشعلهای گازسوز همان طور که از نامش پیداست احتراق را با استفاده از گاز شهری یا همان گاز طبیعی انجام می‌دهد. این مدل از پر کاربردترین گونه مشعلها محسوب می‌شوند که در مکانیکی‌ها، تاسیسات، موتورخانه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در واقع پرکاربرد بودن این نوع مشعلها به دلیل دسترسی راحت به گاز طبیعی در اکثر نقاط می‌باشد. لازم به ذکر است سوخت مورد نیاز این سری از سیستمهای گرمایشی که کاربرد این مشعل را دو چندان نموده توسط شیر برقی تنظیم و کنترل می‌شود.
هوای مورد نیاز احتراق و پرتاب شعله در نمونه‌های گازسوز توسط یک فن گریز از مرکز یا ونتیلاتور تامین می‌شود که موتور این فن میتواند از نوع تک فاز یا سه فاز باشد. کنترل هوا در مشعلهای گازسوز توسط دمپر صورت می‌گیرد که در مشعلهای کوچک از نوع دستی و در دستگاههای بزرگ از نوع موتوری می‌باشد که توسط سرو موتور کنترل می‌شود. مشعلهای گازسوز با توجه به عملکردی که دارند به سه نوع دمنده دار، فن دار و انواع بدون فن (بی صدا) تقسیم بندی می‌شوند. برای مثال مشعلهایی که در پکیجهای آپارتمانها به کار میروند از نوع گازی بی صدا و بدون دمنده هستند.
امروزه مشعلها دارای سیستم هوشمند و پی ال سی (PLC) می‌باشند که به طور خودکار نسبت سوخت و هوا را تنظیم می‌کنند. عمل پایداری و یکنواخت سازی شعله در مشعلهای گازسوز با استفاده از شعله پخش کن که در خروجی نازل سوخت قرار دارد انجام می‌شود. با تشکیل شعله در مسیر آن یک میله وجود دارد که در اثر برخود حرارت با آن یک جریان الکتریسیته به وجود می‌آید که در صورت هر گونه تغییر در این جریان، شعله خاموش می‌شود.
اجزای تشکیل دهنده مشعل گازسوز
- لوله آتش خوار
- شعله پخش کن
- پیچ تنظیم فشار
- کابل الکترود جرقه
- کلید کنترل فشار گاز
در مشعلهای نوع گازی سه فاکتور مهم احتراق توسط سیستم هوارسان، سیستم سوخت رسان، سیستم جرقه زن و سیستم کنترل شعله تشکیل می‌شوند.
مشعل گازوئیل سوز
طبق نام این سیستمهای گرمایشی، سوخت این نوع از مشعلها گازوئیل می‌باشد و برای مکان‌هایی که به گاز شهری دسترسی ندارند، یک مزیت محسوب می‌شود چرا که میتوان با استفاده از آنها به سرعت در کوتاه‌ترین زمان ممکن حرارت لازمه را به شکل دما یا آب گرم دریافت کرد که این مورد بسته به نوع سیستم متصل به آن است.
مشعل گازوئیلی با دارا بودن سوختی ارزان و در عین حال پر قدرت، جایگاه خاصی را در میان تمامی انواع مدلها دارد. عملکرد این نوع مدل به این صورت است که با روشن کردن و شروع کار موتور فن در این نوع مشعل، فن هوادهی شروع به کار می‌کند که نوع این فن در نمونه‌های گازوئیلی، سانتریفیوژ است. فن در مشعلهای گازوئیلی الکتروموتور علاوه به حرکت درآوردن فن سانترفیوژ و تامین هوای مورد نیاز احتراق در مشعل، وظیفه به حرکت درآوردن شفت پمپ گازوئیل و انتقال سوخت را نیز بر عهده دارد. بنابراین با کار کردن این پمپ، گازوئیل و هوا با هم ترکیب شده و برای احتراق آماده می‌شوند.
پمپ گازوئیل مشعلهای گازوئیلی از نوع دنده‌ای فشار قوی می‌باشد. در این نمونه‌ها، ابتدا سوخت پس از عبور از فیلتر گازوئیل توسط شیر برقی کنترل می‌شود و در نهایت توسط نازل از حالت مایع به صورت پودر تزریق می‌شود و به همین جهت به آنها مشعلهای جت فشاری یا پودر کننده فشار قوی تفنگی نیز می‌گویند. در خروجی نازل الکترودهای جرقه زن قرار دارند که سبب ایجاد احتراق ترکیب گازوئیل و هوا و در نتیجه تشکیل شعله می‌شوند. در مشعلهای گازوئیلی برای تنظیم شعله از سنسور چشمی استفاده می‌شود که در صورت عدم تشکیل شعله مجموعه فن، پمپ و مشعل را خاموش می‌کند.
توجه: در مشعلهای بزرگ گازوئیل سوز، الکتروموتور مجزایی برای کوپل شدن با پمپ گازوئیل مشعل تعبیه می‌شود.
اجزای تشکیل دهنده مشعل گازوئیل سوز
- هوارسان: وظیفه قسمت هوارسان، تأمین هوای مورد نیاز برای ایجاد شعله می‌باشد.
- اجزای تشکیل دهنده قسمت هوارسان: فن، دمپر، الکتروموتور، صفحه چرخش هوا و…
- سوخت رسان: تأمین سوخت مورد نیاز احتراق وظیفه ی این قسمت می‌باشد.
- اجزای تشکیل دهنده قسمت سوخت رسان: منبع ذخیره ی سوخت، اجزای سوخت رسان (شیر برقی، نازل منبع گازوئیلی، فیلتر استکانی و…)
- قسمت جرقه زن: وظیفه اصلی این قسمت، تأمین جرقه برای ایجاد شعله می‌باشد.
- اجزای تشکیل دهنده قسمت جرقه زن: ترانس جرقه زن، الکترودهای جرقه زن، وایرهای جرقه زن و…
- کنترل کننده: اجزای تشکیل دهنده این قسمت عبارت است از؛ فتوسل و رله مشعل می‌باشد.
مشعل مازوت سوز
شاید برایتان سوال شود که مازوت چیست؟ مازوت تشکیل شده از هیدروکربنهای نفتی می‌باشد و پس از نفت سفید در زمان پالایش نفت خام حاصل می‌شود، رنگ مازوت سیاه است و به همین دلیل به آن نفت سیاه یا نفت کوره هم می‌گویند و حالت مایع دارد و به دلیل داشتن قیمت ارزان و دسترسی راحت به آن در مشعلها به عنوان سوخت کاربرد دارد.
مشعل مازوت سوز یکی از انواع مشعلهایی می‌باشد که در پالایشگاه‌ها و موتور خانه‌ها برای تامین گرمایش بویلرها و کوره‌ها استفاده می‌شود که فرآیند پودرسازی سوخت را به وسیله نازلی که به انرژی زیادی برای انجام این کار دارد، با مدل خاصی طی می‌شود و همچنین جریان سوخت پودر شده ملتزم به خروج از منطقه زاویه مشخصی از نازل می‌باشد و قطرات سوخت را به طور یکسان پخش می‌کند. این مدل از مشعل با مشخصاتی از جمله راندمان، ایمنی بالا و صدای کم به راحتی هم قابل نصب و اجرا هستند. طرح مخروطی شکل یکی از معمولی‌ترین الگوی آن به حساب می‌آید. نکته مهمی که در این بخش قابل توجه است، نصب پیش گرمکن سوخت در مشعلهای مازوت سوخت نکته مهمی می‌باشد زیرا از منجمد شدن مازوت در فصل سرد جلوگیری می‌شود.
مشعلهای مازوت سوز از راندمان و ایمنی بالایی برخوردار هستند و صدای کمی ایجاد می‌کنند. نصب آنها بسیار آسان است و در کارخانه‌های پخت کیک و شیرینی، دیگهای روغن و کاربردهای صنعتی دیگر به کار میروند.
از مشعلهای مازوت سوز در مصارفی که نیازمند به مقدار حجم بالایی از آبگرم و بخار داغ دارند استفاده می‌شود همانند: دیگهای روغن داغ، صنایع چوب، صنایع فراوری مواد غذایی و…
اجزای تشکیل دهنده مشعلهای مازوت سوز
- رله کنترل
- فیلتر سوخت
- دمپر تنظیم هوا
- ترانسمفورماتور جرقه
توجه: با اضافه کردن سوخت مازوت به مشعلهای دوگانه‌سوز، مشعلهای سه گانه‌سوز خواهیم داشت.
مشعل دوگانه‌سوز
مشعلهایی که با بیش از یک نوع سوخت کار می‌کنند را دوگانه‌سوز می‌گویند. یکی از پرکاربرد‌ترین انوع مشعلها مدل دوگانه‌سوزها می‌باشند. از ویژگیهای این محصولات میتوان به توانایی تولید گرما با سوخت (گاز) و سوخت مایع (گازوئیل) اشاره کرد. از مزایای این مشعلهای دوگانه‌سوز باید گفت این امکان را برای کاربر ایجاد کرده تا در صورت عدم دسترسی به یکی از سوختها میتوان با جایگزین کردن سوخت دوم، سوخت مورد نیاز مشعل را تامین کرد. همچنین در مناطقی که قطعی گاز وجود دارد میتوان برای جلوگیری از عدم قطعی گرمایش از مشعلهای دوگانه‌سوز استفاده کرد.
در این مشعلها با کلیدهای قرار گرفته روی بدنه میتوان سوخت مورد مصرف مشعل را انتخاب کرد. از مدلهای دوگانه‌سوز به دلیل استفاده از دو نوع سوخت گاز و گازوئیل برای موتورخانه‌ها، پالایشگاه‌ها برای تامین گرمایش بویلرها (دیگ بخار)، کارخانجات، ساختمانهای مسکونی متناسب با ظرفیت دستگاه استفاده می‌شود.
مشعل سه گانه‌سوز
در صورتی که مشعل با سه سوخت جهت ایجاد شعله و حرارت کار کند، به آن مشعل سه گانه‌سوز گفته می‌شود. مشعلهای دوگانه‌سوز معمولا با سوختهای گاز و گازوئیل کار می‌کنند و در صورتی که علاوه بر این سوختها بتوانند با سوخت مازوت نیز کار کنند، مشعل سه گانه‌سوز نامیده می‌شوند. در این دستگاه‌ها هم وجود پیش گرمکن سوخت ضروری می‌باشد تا از منجمد شدن مازوت در دمای پایین جلوگیری شود.
مدل سه گانه‌سوز در مصارف صنعتی در زمینه‌هایی از قیبل پالایشگاه‌ها، کارخانه جات مواد غذایی، صنایع چوب، صنایع رنگ و دیگر مصارف که نیاز به حجم بالایی از حرارت دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تقسیم بندی مشعلها از نظر چگونگی ترکیب شدن سوخت مشعل با هوا
مشعلها بر اساس چگونگی ترکیب شدن سوخت مشعل با هوا به سه دسته تقسیم بندی می‌شوند:
مشعل فن دار
مشعلهای فن دار هوای مورد نیاز احتراق را توسط فنی که روی مشعل نصب می‌شود، تأمین می‌کنند.
مشعل انتشاری
در مشعلهای نوع انتشاری، سوخت به صورت مستقیم وارد محفظه احتراق می‌شود و در محفظه با هوای موجود در آن ترکیب می‌شود.
مشعل اتمسفریک
در مشعلهای اتمسفریک، سوخت به سرعت از نازل خارج می‌شود و با خلائی که در اطراف خود ایجاد می‌کند هوای مورد نیاز احتراق را تأمین می‌کند.
انواع شعله‌های ایجاد شده توسط مشعل
شعله‌هایی که توسط مشعلها ایجاد می‌شود به سه صورت هستند، که عبارت است از:
شعله احیاء: این شعله زمانی در مشعل ایجاد می‌شود که مقدار سوخت بیشتر از مقدار مورد نیاز باشد و یا اکسیژن موجود برای مقدار سوختی که تعیین شده است کم باشد. این نوع شعله‌ها دارای مشخصه‌هایی چون؛ رنگ زرد، دلیل سوزش بینی و دوده زدن می‌باشد.
شعله اکسید: این شعله زمانی در مشعل ایجاد می‌شود که مقدار سوخت از مقدار مورد نیاز کمتر باشد این شعله دارای مشخصه‌های چون؛ رنگ آبی، دلیل سوزش چشم و دارای شعله‌ای کوتاه و تیز می‌باشد.
شعله مناسب: شعله مناسب به شعله‌ای گفته می‌شود که اکسیژن و سوخت به مقدار مناسب وجود دارد و این شعله دارای رنگی زرد با رگه‌های آبی و نارنجی می‌باشد. شعله مناسب همچینین شعله نه به صورت کاملاً پخش و نه کاملاً جمع و نوک تیز می‌باشد.
نحوه عملکرد مشعلها
نحوه عملکرد مشعلها به این صورت است که با پاشش سوخت اعم از گاز، گازوئیل و مازوت از طریق ورودی و ایجاد جرقه، حرارت مورد نیاز را به صورت شعله به داخل کوره هدایت می‌کند. در مشعل و دیگ تعدادی کنترل کننده وجود دارد که میزان و زمان هر کدام از فرآیندهای مشعل را کنترل می‌کند.
در مشعلهای فن دار شروع عملکرد بر اساس فرمان ترموستات دیگ یا هیتر و طبق برنامه زمان بندی رله مشعل می‌باشد، به این صورت که ابتدا طبق فرمان رله فن هوادهی مشعل به مدت حدود ۳۰ تا ۶۰ ثانیه روشن شده و بعد ترانس جرقه زن مشعل شروع به ایجاد جرقه کرده و سپس شیر برقی سوخت مشعل (میتواند گاز، گازوئیل یا مازوت باشد) باز شده و سوخت از شیر برقی جریان پیدا می‌کند و وارد محفظه احتراق دیگ یا هیتر می‌شود. اکنون با وجود جرقه ترانس، شعله در جلوی شعله پخش کن مشعل تشکیل می‌شود.
پس از آن که شعله ایجاد شد، دیگر نیازی به جرقه یا قوس الکتریکی نمی‌باشد و با فرمان فتوسل یا یون، عملکرد ترانس جرقه زن متوقف شده و مشعل به عمل احتراق خود تا زمان رسیدن فرمان خاموش شدن از طریق ترموستات ادامه می‌دهد. معمولا بدنه اغلب مشعلهای گازوئیلی و گازی از نوع آلومینیوم ریخته گری است که قطعات مورد نیاز برای عملکرد مشعل بر روی آنها نصب می‌شوند.
روشهای تبدیل سوخت به انرژی در مشعلها
تبدیل سوخت به انرژی گرمایی در مشعلها به سه روش فشاری، فشار بخار یا فشار هوا و فشار ضعیف هوا صورت می‌گیرد.
- در روش فشاری، سوخت با استفاده از فشار یک تلمبه وارد مخزن مورد نظر شده و هوا نیز از اطراف وارد آن می‌شود.
- در روش فشار بخار یا فشار هوا، سوخت با استفاده از فشار هوا یا فشار بخار وارد مخزن می‌شود.
- در روش فشار ضعیف هوا، کاملترین نوع مشعل شناخته می‌شود. دستگاههایی که از این روش در ساختار آنها استفاده شده است، به دو دسته مشعل با فشار کم و با فشار زیاد تقسیم بندی می‌شوند.
تجهیزات و قطعات مشعل مورخانه
همان طور که ذکر شد، مشعل موتورخانه و اجزای تشکیل دهنده آن وظیفه تامین حرارت و گرمایش برای انجام امور مختلف و ایجاد گرما برای سایر سیستمهای گرمایشی را بر عهده دارند. این سیستمهای گرمایشی از کنار هم قرار گرفتن تجهیزات و قطعات ریز و درشتی تشکیل شده که هر کدام عملکرد مختص به خود را دارد و نحوه کارکرد هر یک روی عملکرد کلی دستگاه تاثیر گذار است.
الکتروموتور مشعل موتورخانه
یکی از اجزای مشعل که نقش مهمی‌در این سیستم ایفا می‌کند الکتروموتور آن می‌باشد. این قطعه به عنوان نیروی محرکه در موتور احتراق بویلر عمل کرده (در مشعلهای گازوئیلی به حرکت در آوردن پمپ گازوئیل و در مشعلهای گازی برای به گردش در آوردن ونتیلاتور) و با حرکت مستقیم پروانه یا فن هوای مورد نیاز برای تشکیل شعله و احتراق را تامین می‌نماید. همچنین از دیگر وظایف الکتروموتور موجب چرخش پمپ سوخت می‌شود. در واقع فن و الکترو موتور، هوای لازم را برای احتراق داخل دیگ می‌دمند.
در الکتروموتور مشعل، نکاتی برای تعیین مصرف برق وجود دارد. معمولا بر روی پلاک الکتروموتور مشعل توان خروجی الکتروموتور درج می‌شود. برای به دست آوردن میزان مصرف واقعی الکتروموتور باید راندمان الکترو موتور در دسترس باشد که معمولا داخل کاتالوگ این دستگاه درج شده است. مثلا برای این الکتروموتور راندمان اعلام شده 55 درصد ذکر شده یعنی این که برای تولید 125 وات در خروجی الکتروموتور حدود 227 وات برق مصرف می‌شود. راندمان الکتروموتورهای داخلی بین 50 الی 70 درصد می‌باشد.
شیر قطع کننده دستی
یکی از اصلی‌ترین و مهمترین اجزای به کار رفته در مشعلها شیر قطع کننده می‌باشد که در ابتدای خط گاز قبل از اتصال شیر گازی به سیستم متصل می‌شود. در واقع شیر قطع کننده دستی، وظیفه قطع و وصل کردن گاز را بر عهده دارد. نحوه عملکرد قطع کننده دستی این گونه است که با بستن این شیر، جریان انتقال گاز به تمامی سیستم قطع شده و از این طریق میتوان دستگاه را جدا کرد و البته باید در نظر داشت که حتما کارکرد این قطعه باید 5/1 برابر حداکثر فشار منبع تغذیه باشد.
شیر برقی
شیر برقی بخش مهم دیگر تعبیه شده در این سیستم گرمایشی می‌باشد که از آلومینیوم ساخته شده است و از یک سیم پیچ با قابلیت ایجاد جریان برق مانند یک میدان مغناطیسی عمل کرده و هسته آهنی به دیسک جذب می‌شود تا آن را به سمت بالا کشیده و در نتیجه مسیر جریان گاز باز شود و این را باید از کاربرد مشعل به شمار آورد. در واقع زمانی که جریان برق قطع شود، جریان مغناطیسی از بین میرود و دیسک مجددا به سمت پایین برگشته و مسیر ورودی گاز مسدود می‌شود. بنابراین میتوان نتیجه گرفت، شیر برقی مسیر عبور گاز را باز و بسته می‌کند.
شیر برقی جزء یکی از قطعات عمده مشعل گازسوز به شمار می‌آید و تنظیم آن به منظور کارکرد درست دستگاه، امری ضروری است. معمولا در مسیر عبور سوخت از پمپ به طرف نازل، یک شیر برقی قرار می‌دهند تا در زمان خاموش بودن مشعل، از نشت سوخت به داخل اطاقک احتراق جلوگیری کند.
مکانیزم عمل شیر برقی مشعل گازی، با وصل جریان برق به بوبین، هسته (محور شیر) به طرف بالا حرکت می‌کند و پیستون را نیز به سمت بالا هدایت می‌کند، روغن بالای پیستون از سوراخهای ریز وارد محفظه ثانویه می‌شود و بر همین اساس محور شیر به صورت تدریجی و آرام حرکت کرده و مسیر گاز را باز می‌کند ولی در هنگام قطع جریان برق، فشار بالای پیستون باعث می‌شود محور شیر به طور سریع روی نشیمن خود بنشیند و مسیر گاز را با سرعت مسدود کند. تفاوت شیر برقی گازی با شیر مشعل گازوئیلی در این است که با ورود برق به آن (برای جلوگیری از انفجار) مسیر عبور گاز تدریجی باز می‌شود و شعله کم کم افزایش می‌یابد اما قطع شدن آن لحظه‌ای است.
فیلتر مشعل
یکی دیگر از دیگر اجزای مهم مشعل، فیلترهای آن است. وظیفه این قطعه، همان طور که از نامش پیدا است، فیلتر کردن ناخالصی‌ها می‌باشد. اهمیت استفاده از فیلتر در این تجهیزات به این دلیل بوده که در مشعل و کاربرد آن نقش مهمی را ایفا می‌کند به این معناست که با شروع به کار مشعل، جریان گاز و احتراق مقداری ناخالصی و ذرات ریز مانند ذرات ریز زنگ لوله و آشغال وارد دستگاه می‌شود و در این زمان اگر مشعل مجهز به فیلتر باشد، از نفوذ ذرات ریز خارجی به داخل دستگاه ممانعت می‌کند. البته لازم به ذکر است به طور معمول فیلترهایی که در این سری از تجهیزات گرمایشی به کار برده شده از جنس پلی پروپیلن (PP) تهیه شده است که کارایی آن را دو چندان کرده است. پدهای فیلتر دارای منافذی کوچک تر از 50 میکرون یک بار مصرف بوده و لازم است که به صورت دوره‌ای و مرتب نسبت به تعویض و یا تمیز کردن آن باید اقدام کرد.
رله کنترل
در یك مشعل اصلی‌ترین بخش، بخش كنترلی مشعل است كه به آن رله می‌گویند. این قطعه همان طور که از نامش پیداست وظیفه کنترل و اعمال فرمان ورودی و خروجی به دستگاه را به عهده دارد. در واقع رله کنترلی قلب و رهبر مرکزی مشعل است و تمام تصمیمات اصلی در این قسمت گرفته می‌شود. همچنین به کمک رله کنترلی میتوان هر نوع ایراد و خطای به وجود آمده در دستگاه را به راحتی شناسایی و نسبت به رفع آن اقدام کرد. تمامی فرمانهای دستی، اتوماتیک، نیمه اتوماتیک ابتدا به رله اعمال شده و از این طریق فرمان برای ادامه کار مشعل اعمال می‌شود.
رله‌ها و سیستمهای كنترل كننده مشعل انواع مختلفی دارند كه رله ساترونیك معروف‌ترین آنها می‌باشد. به عنوان مثال: رله TMG740 قابلیت كنترل عملكرد مشعل در دو مرحله (دو شیر سوخت) را دارا بوده و میتواند عملكرد شیر پیلوت یا استارت را نیز كنترل نماید.
در مشعل با فرمان از پایه ۴، موتورفن شروع به كار میكند. چند ثانیه بعد از عمل كردن پرشر هوا، جرقه زن کار می‌کند. با باز شدن شیر استارت یا شیر مرحله اول، شعله روشن می‌شود. در صورتی كه فوتوسل شعله را تشخیص دهد و مشكل نباشد ادامه فعالیت مشعل توسط موتور دمپر و شیر مرحله دوم ادامه می‌یابد. موتورفن گازهای احتمالی جمع شده در دیگ یا محفظه احتراق را نیز تخلیه می‌کند.
ترانس جرقه
ترانس جرقه اهمیت بالایی در روند کارکرد مشعل دارد. الکترودهای جرقه در مشعل گازی مانند مشعل گازوئیلی کار می‌کنند. فقط در بعضی مواقع به جای استفاده از دو الکترود، از یک الکترود (برای تشکیل قوس الکتریکی) استفاده می‌شود. به بیانی دیگر با بالا بردن دمای سوخت و هوا در زمان استارت یا شروع احتراق، مخلوط هوا و سوخت با قدرت سریعتری به نقطه اشتعال رسیده که این نشان از راندمان و بازدهی بالا در دستگاه دارد. در واقع ترانس جرقه با ایجاد ولتاژ بالا در دو سر خروجی مشعل میتواند جرقه قدرتمندتری ایجاد کند که در نهایت موجب مخلوط هوا و سوخت می‌شود. به طور کلی میتوان گفت، ترانس جرقه از ولتاژ پایین، ولتاژ بالا ایجاد می‌کند.
در مشعل گازی از شبکه احتراق به جای شعله پخش کن، استفاده می‌شود زیرا قبل از شبکه عمل اختلاط هوا و گاز به خوبی صورت گرفته، احتیاج به چرخاندن هوا نیست، در نتیجه مخلوط ضمن عبور از شبکه، بر این ترانسفورماتور شامل یك هسته مغناطیسی می‌باشدكه دو سیم پیچ روی آن پیچیده شده است، به طوری كه این دو از هم و از هسته عایق شده اند.سیم پیچ اولیه به برق اصلی وصل می‌شود و سیم پیچ ثانویه به مدار مصرفی متصل می‌شود. این ترانس جرقه از نوع افزاینده است. بنابراین با انتخاب تعداد حلقه سیم پیچ اولیه و ثانویه در خروجی سیم پیچ ثانویه ولتاژی برابر ۱۰ كیلو ولت خواهیم داشت. زیرا جرقه تولید شده از این ولتاژ باید درجه حرارت ملكول‌های گازوئیل را به ۳۶۰ درجه سانتیگراد برساند.
جنس الكترود جرقه زن از فولاد ضد زنگ است و پوشش عایقی سرامیكی دارد. نوك برگشته الكترودها در جلو و بالای سوراخ نازل قرار گرفته كه با خارج شدن گازوئیل پودر شده و با هوای بین الكترودها مخلوط و جرقه تولید می‌شود. سپس مخلوط گازوییل و هوا مشتعل می‌شوند. مدت کوتاهی پس از اشتعال، سوخت از مدار خارج می‌شود. اگر سوخت مشتعل نشود، رله مشعل ریست میكند. اگر جرقه دائم زده شود احتمال دارد الكترودهای جرقه آسیب دیده و خود ترانس بسوزد.
الکترود جرقه
عامل مهم دیگر در کاربرد مشعل الکترودهای جرقه می‌باشند. در واقع ایجاد جرقه و روشن کردن مخلوط هوا و سوخت بر عهده این قطعه است. نحوه ساختار این قطعه به این صورت است که از یک عایق سرامیکی و میله فلزی از جنس آلیاژ نیکل کروم تهیه شده، تا الکترودها بین جرقه زن قسمت فلزی مشعل قرار گیرند و عملیات راه اندازی را در کنار اجزای دیگر شکل دهند و میتوان گفت وظیفه اصلی آنها ایجاد جرقه یعنی محرکه اصلی شروع به کار دستگاه است.
فن با پروانه هوا مشعل موتورخانه
یکی دیگر از اجزای مشعلها میتوان به فن یا پروانه هوا اشاره کرد. به طور معمول فنهای به کار رفته در این سیستمها از نوع گریز از مرکز بوده و روی محور الکتروموتور نصب می‌شود. با روشن شدن دستگاه و دریافت انرژی از الکتروموتور پروانه شروع به چرخش کرده و هوا را با سرعت و فشار بیشتری منتقل می‌نماید.
پیشنهاد می‌نمائیم صفحه اگزاست فن را مطالعه فرمائید.
دمپر تنظیم هوا
بخش مهم دیگری که در مشعل و کاربرد آن نقش دارد دریچه یا دمپر تنظیم هوا می‌باشد. کاربرد این قطعه، تنظیم مقدار هوای لازم برای احتراق کامل است. دمپر تنظیم هوا، در واقع دریچه‌هایی هستند که به کمک آنها حجم هوای ورودی مدیریت می‌شود. به کار بردن این قطعه در مشعل از اتلاف و هدر رفت انرژی مانع به عمل می‌آورد. نحوه عملکرد دمپرهای تنظیم هوا به این صورت است که به صورت خودکار با روشن شدن مشعل باز شده و زمانی که دستگاه خاموش شود دمپر نیز به حالت بسته قرار گرفته که همین امر سبب شده هوای گرم ایجاد شده درون دستگاه به سرعت به بیرون منتقل نشود و به این ترتیب از اتلاف انرژی مانع به عمل می‌آید.
انواع مختلف دمپر برای تنظیم هوا وجود دارد که مکانیزم عمل آنها به صورت دستی و یا خودکار است که انواع خودکار آنها توسط موتور الکتریکی تنظیم می‌شوند. در مشعلهای کوچک و تک مرحله به صورت دستی و در مدلهای دو مرحله‌‌ای یا مشعلهای با عملکرد پیوسته برای تنظیم هوای احتراق از دمپر موتورهای هوا استفاده می‌شود.
دمپر موتور مشعل در واقع یک سرور موتور است که با دریافت فرمان از رله در دو جهت ساعتگرد یا پاد ساعتگرد گردش می‌کند. دمپر، از اتلاف و هدر رفت انرژی جلوگیری می‌کند.
شعله پخش کن
قطعه‌ای است که جلوی مشعل سر راه ورود هوا به اطاقک احتراق قرار می‌گیرد. شعله پخش کن از یک صفحه فلزی مشبک تشکیل شده است و میتواند نوع شعله ایجاد شده در محفظه احتراق را تنظیم نماید. به عبارت دیگر شعله پخش کن باعث فرم دادن به حرکت هوا و سوخت می‌شود تا موجب اختلاط هر چه بهتر سوخت و هوا شود.
پرشر سوئیچ هوا
این سوییچ زمانی تنظیم می‌شود که مشعل به طور صحیح کار کند، دامنه تغییرات در این سوییچ ۰٫۴ تا ۳ میلی بار است، جهت آزمایش کافیست کلید را روی ۰٫۴ میلی بار تنظیم کنید اگر شیر برقی عمل نکرد و شعله تشکیل نشد سیمهای ورودی و خروحی سوییچ را بعد از ۵ ثانیه از روشن شدن الکتروموتور به هم متصل کنید چنان چه مشعل روشن شود سوییچ خراب است.
پرشر سوئیچ هوا در مشعلهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که دارای دمنده باشد و میزان جریان هوا را کنترل می‌کند. یعنی در صورت عدم تایید وجود فشار هوا ورودی تسط این قطعه، شیر اصلی گاز باز نخواهد شد. بخش مکانیکی و ارتباط صفحه دیاگرام در کلید کنترل فشار هوا توسط یک لوله آلومینیومی یا مسی می‌باشد. در این حالت دهانه زیر دیافراگم را توسط یک لوله به محل خروج هوا از ونتیلاتور متصل می‌کنند تا فشار هوای خروجی به زیر دیافراگم اثر کرده و در صورت کافی بودن فشار کنتاکتهای NO وصل و مشعل اجازه ادامه کار پیدا کند.
چشم الکتریک و میله یونیزاسیون
چشم الکتریکی مشعلهای گازوئیلی در برابر اشعه ماوراء بنفش حساس نیست و نمی‌توان از آن برای کنترل شعله مشعلهای گازی استفاده نمود و بالعکس.
یک میله مقاوم در مقابل حرارت، به نام (میله یونیزاسیون) در فضای شعله نصب شده است، طرف دوم آن به اتصال مربوطه داخل کنترل الکترونیک مشعل بسته می‌شود. در فاصله ۳ تا ۵ میلی متری از میله یونیزاسیون، میله بدنه (معمولا شبکه احتراق) قرار دارد، مولکولهای هوای موجود در فاصله این دو میله، در اثر شعله، یونیزه شده، دارای بار الکتریکی مثبت و منفی می‌شوند، یونهای مثبت جذب بدنه و یونهای منفی جذب میله یونیزاسیون می‌شوند. شعله یك واكنش شیمیایی بین سوخت و اكسیژن است. هر مولكول سوخت و اكسیژن به مقدار مساوی الكتریسیته مثبت و منفی را حمل میكند و در مجموع از نظر الكتریكی خنثی است. بارهای منفی به شكل الكترون می‌باشند. در واكنش شیمیایی شعله، میلیاردها الكترون از مولكول آزاد می‌شوند. مولكولهایی كه الكترون از دست داده اند به اجزائی با بار مثبت تبدیل شده و یونهای مثبت نامیده می‌شوند. به این طریق یک جریان مستقیم در حد (۱ تا ۱۰) میکرو آمپر ایجاد می‌شود.
در کنترل الکترونیک مشعل، در مدار میله یونیزاسیون و میله بدنه، رله‌ای به نام (رله ناظر بر شعله) وجود دارد که فقط به وسیله جریان مستقیم مغناطیس می‌شود. با عبور جریان مستقیم حاصل از عمل یونیزاسیون از بوبین آن، رله مغناطیس شده، مدار را در کنترل الکترونیک می‌بندد و در نتیجه اجازه ادامه کار به مشعل داده می‌شود. اگر چه به هر دلیلی این جریان از بوبین رله عبور نکند، مشعل بعد از چند ثانیه خاموش خواهد شد.
نحوه انتخاب ظرفیت مشعل
با توجه به کامل نبودن راندمان احتراق سوخت در مشعلها و در نظر گرفتن برخی تلفات حرارتی، هنگام انتخاب مشعل، ظرفیت را حدود ۲۰ درصد بیشتر از ظرفیت دیگ در نظر می‌گیریم.
به ازای هر ۳۰۰ متر افزایش ارتفاع از سطح دریا به دلیل کاهش غلظت هوا، راندمان احتراق سوخت انواع مشعلها حدود ۴ درصد کاهش می‌یابد.
- ارزش حرارتی هر متر مکعب گاز طبیعی تقریبا معادل Kcal 9200 (کیلو کالری) می‌باشد.
- ارزش حرارتی هر لیتر گازوئیل تقریبا معادل Kcal 8500 (کیلو کالری) می‌باشد.
- ارزش حرارتی هر کیلو گرم گازوئیل تقریبا معادل Kcal 10500 (کیلو کالری) می‌باشد.
همچنین برای انتخاب مشعل، پس از تعیین نوع سوخت و ظرفیت مناسب آن، به قطر لوله شعله پوش جهت امکان قرار گرفتن در دیگ و نصب مشعل در جلوی دیگ توجه فرمایید.
تنظیم سوخت و هوای مشعل
در مشعلهای کوچک، تنظیم هوا و سوخت به صورت دستی انجام می‌گیرد. اما در مدلهای بزرگ، این کار به کمک دمپر به صورت خودکار انجام می‌شود.
تنها در صورتی که نسبت سوخت و هوا درست و دقیق باشد، احتراق کامل اتفاق میفتد. هر چقدر این نسبت با دقت بیشتری تنظیم شود، راندمان مشعل بالاتر میرود و درنتیجه به سوخت کمتری نیاز خواهد داشت. امروزه مشعلهای مدرن به PLC مجهز هستند که در تمام فصول و به طور شبانه روزی، نسبت سوخت و هوا را به صورت اتوماتیک، تنظیم می‌کنند.
خرید مشعل برای دیگ بخار
انتخاب و خرید مشعل متناسب با اندازه كوره، اكسیژن موجود برای تشكیل NOX را كاهش می‌دهد و هم زمان با شكل شعله نیز میتوان درجه حرارت را كنترل کرده و به حداقل رسانید. از این طریق میتوان قوانین و محدودیتهای زیست محیطی را در مورد میزان NOX خروجی به خوبی رعایت کرد. این روش عموماً نتایج مطلوبی به همراه دارد.
كنترل مشعل دیگهای بخاری كه مجهز به چندین مشعل با فناوریهای جدید ریزپردازها (میكروسنسور) هستند، عملكرد بهتری از خود نشان می‌دهند. سیستمهای قدیمی قادر به اندازه گیری جریان هوا و سوخت به دیگ بخار بوده و متعاقب آن نسبت سوخت به هوا را برای احتراق بهینه تنظیم می‌کند.
زمانی كه یكی از چند مشعل خاموش میشد، تنظیم سوخت به هوا برای سیستمهای قدیمی دشوار بوده و در حقیقت نشت جریان هوا به داخل محفظه احتراق سبب بر هم خوردن نسبت سوخت و هوا میشد و عملاً بازدهی دیگ بخار كاهش می‌آید.
اما سیستمهای جدید كامپیوتری كه عمدتاً دارای منطق فازی (لوژیك فازی) هستند، تنظیمات دقیقتری از سوخت به هوا را فراهم می‌آورند و صرفه جویی سوخت را تا حد 3 درصد میسر می‌سازند. در حقیقت در سیستمهای جدید كامپیوتری از تنظیم كننده خودكار و مستمر سوخت به هوا استفاده می‌شود. به عبارت دیگر محدود کردن ورود هوای اضافی موجب جلوگیری از اتلاف حرارتی می‌شود.
اغلب مشعلها در زمان كاهش بار نیاز به كنترل هوای بیشتری نسبت به زمان پر باری دارند، چرا كه در دوره‌های كاهش بار، دمای شعله كاهش می‌یابد و تنظیم سوخت به هوا اثر بخشی خود را از دست می‌دهد. با كمك سیستمهای هوشمند كامپیوتری میزان بار دیگ بخار شناسایی و تنظیمات لازم به عمل می‌آید.
ملاکهای انتخاب مشعل مناسب برای هر شهر و اقلیم
برای انتخاب مشعل مناسب باید به ازای هر هزار متر ارتفاع از سطح دریا 13 درصد به قدرت مشعل اضافه شود. بنابراین، شهرهایی که از سطح دریا ارتفاع بسیاری دارند به مشعلهای بزرگتری نیاز دارند.
احتراق کامل سوخت، حاصل تنظیم دقیق نسبت سوخت و هوا است. هر چه این نسبت با دقت بیشتری صورت گیرد، راندمان مشعل بالاتر میرود و در نتیجه به سوخت کمتری نیاز است. در دستگاههای کوچک تنظیم هوا به صورت دستی انجام می‌گیرد و در مدلهای بزرگ، تنظیم هوا و هوای موردنیاز توسط دمپر اتوماتیک انجام می‌شود.
با توجه به این که دمای هوای موتورخانه‌ها و رطوبت آن در طول سال مقدار ثابتی نبوده و دائما متغیر است، مشعلهای بزرگ در هر فصل نیاز به تنظیم مجدد دارند. البته نسل جدید مشعلها، مجهز به PLC بوده و به طور اتوماتیک نسبت به سوخت و هوا در تمام طول شبانه روز و فصول مورد تنظیم قرار می‌گیرند.
خرید مشعلی مناسب و کارآمد
در زمان تهیه و خرید مشعلی مناسب و کارآمد باید به چند فاکتور مهم توجه کرد. یکی از مهمترین فاکتورها در انتخاب، تهیه و خرید مشعل مناسب، توجه به تفاوت ارتفاع سطح شهر، با سطح دریا است. به این دلیل که قدرت حرارتی این محصول در فشار اتمسفر (سطح دریای آزاد) به حداکثر میزان خود میرسد. بنابراین برای انتخاب مشعل مناسب باید به مورد توجه کافی داشت.
دیگر فاکتورهای مهم عبارت است از:
- کاتالوگ مشعلها را به خوبی مطالعه و بررسی کنید.
- مشعلی مناسب با نوع سوخت مصرفی رایج خریداری کنید.
- هماهنگ با مکانی که می‌خواهید نصبش کنید انتخاب کنید.
- در زمان خرید، یک سیستم کنترل اکسیژن هم خریداری و نصب کنید.
قیمت انواع مشعل موتورخانه
مشعل گازی یکی از پر فروش‌ترین این نوع تجهیزات گرمازا می‌باشند که در مدلها، مارک و قیمتهای متنوعی عرضه می‌شوند. سازنده‌هایی که در این خصوص فعالیت دارند با بهره مندی از جدید‌ترین تکنولوژیها مشعل گازی با راندمان بالاتر تولید و ارائه می‌نمایند.
