انواع مشعل و کارکرد آن

مشعل وسیله‌ مهمی در سیستم‌های گرمایشی است که با ترکیب هوا، سوخت، و جرقه، ایجاد احتراق می‌کند. با این روش، سوخت تبدیل به انرژی گرمایی می‌شود و در مصارف مختلف، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در این مقاله‌ از مجله ونداد تجهیز، قصد داریم به‌طور جامع و کامل، با انواع مشعل و کاربردهای آن آشنا شویم.

مشعل چیست

مشعل ابزاری است که به صورت معین و کنترل شده، سوخت را به انرژی گرمایی تبدیل می‌کند. انرژی گرمایی تولید شده، به روش‌های جا‌به‌جایی و تشعشع به محیط اطراف منتقل می‌شود.

بنابراین، کار اصلی مشعل تولید گرما است. مشعل‌ها در موتورخانه‌ها و در انواع دیگ‌ها، هیتر‌ها، و پکیج‌های گرمایشی ایجاد گرما می‌کنند. در سیستم‌های گرمایشی، از مشعل به‌عنوان موتور احتراق بویلر‌ها استفاده می‌شود. در انواع دیگ‌ها، مشعل‌هایی با ظرفیت‌های مختلف استفاده می‌شود. از مشعل برای تبدیل آب به بخار، حرارت دهی مستقیم، اکسید کردن، گرم کردن مایعات ناقل حرارت، و تأمین گرما استفاده می‌شود.

به‌طور کلی می‌توان گفت که قلب هر سیستم گرمایشی، مشعل آن است.

طرز کار مشعل

مشعل از طریق ورودی خود، سوخت را که می‌تواند گاز، گازوئیل، یا مازوت باشد، پخش می‌کند و بعد از مخلوط شدن سوخت و هوا، و عبور آن از شعله‌پخش‌کن، احتراق این مخلوط توسط ترانس جرقه زن اتفاق می‌افتد. سپس حرارتی که ایجاد شده، به‌صورت شعله به داخل کوره فرستاده می‌شود.

تأمین هوای احتراق

تفاوت در نحوه‌ی تأمین هوا، تغییراتی را در مشعل‌ها ایجاد می‌کند. مشعل‌ها را می‌توان ازنظر تأمین هوای احتراق به دودسته تقسیم کرد: طبیعی یا اتمسفریک، و اجباری یا دمنده.

• تأمین هوا به‌صورت طبیعی یا اتمسفریک: در این روش، هوای احتراق با مکش ایجاد شده توسط جت سوخت ورودی و نیروی بایانسی، به درون محفظه احتراق وارد می‌شود. در این روش، همه‌ی ترکیبات و سوخت‌ها قابل اشتعال‌اند. این روش اغلب در صنایع شیمیایی و هیدروکربنی کاربرد دارد. از نکات قابل‌توجه در این روش می‌توان به طول شعله و انتقال حرارت زیاد آن اشاره کرد.
• تأمین هوا به شکل اجباری یا دمنده دار: دمنده‌های اجباری در مواقعی که شعله با طول کوتاه و فشرده نیاز باشد، کاربرد دارند.

انواع مشعل

در ادامه این مطلب، انواع مشعل‌ها را فهرست کرده و در مورد هرکدام از آن‌ها به‌اختصار توضیحاتی را ارائه می‌دهیم:

مشعل گاز‌سوز

 این مشعل برای احتراق گاز طبیعی طراحی‌شده است. شیر برقی، سوخت لازم این مشعل‌ها را کنترل می‌کند و یک دمنده، هوای لازم برای احتراق را تأمین می‌نماید.

مشعل گازوئیل‌سوز

 در مشعل‌های گازوئیلی کوچک، الکتروموتور علاوه بر به حرکت درآوردن فن هوا‌دهی، وظیفه‌ی چرخش محور پمپ گازوئیل مشعل را نیز بر عهده دارد.

اما در مشعل‌های بزرگ گازوئیل سوز، الکتروموتور مجزایی برای کوپل شدن با پمپ گازوئیل مشعل تعبیه می‌گردد.

مشعل مازوت‌سوز

در این مشعل‌ها، فرایند پودر کردن سوخت توسط نازل و با الگوی خاصی انجام می‌شود. جریان سوخت پودر شده باید در محدوده زاویه خاصی از نازل خارج گردد و توزیع قطرات سوخت در آن یکنواخت باشد.

مشعل دوگانه‌سوز

 درصورتی‌که مشعلی با بیش از یک نوع سوخت کار کند، به آن دوگانه‌سوز می‌گویند. عموماً مشعل‌های دوگانه‌سوز با گاز و گازوئیل کار می‌کنند.

مشعل جت فشاری

مشعل جت فشاری بسیار قابل اطمینان بوده، تعمیر و نگهداری آن آسان، و نازل‌هایش ارزان می‌باشد. در این مشعل، سوخت باید فشرده شود و از یک نازل عبور کند تا به پودر تبدیل شود. سپس با هوا مخلوط گردیده و موجب احتراق شود.

مشعل هوا/بخار اتمی شده

در این نوع مشعل، در مقایسه با مشعل‌های جت فشاری، سوخت با فشار کم‌تری به درون نازل می‌رود. هوای فشرده یا بخار هم به درون نازل وارد می‌شود. سپس سوخت و هوا درون نازل به‌خوبی با هم مخلوط شده و یک سوخت اتمیزه شده ایجاد می‌گردد. این مشعل به صورت ساده و پایا کار می‌کند.

مشعل‌های روتاری کاپ

این مشعل‌ها عملکرد پایداری دارند و تغییر در ویسکوزیته سیال، تأثیر چندانی بر آن‌ها ندارد. اما گران‌قیمت هستند و عملکرد پیچیده‌ای دارند.

مشعل‌های فشار پایین اتمی شده

این مشعل، هزینه نسبتاً کمی دارد و بسیار پایدار است. همچنین می‌تواند حجم زیادی از سوخت را مشتعل کند. اما اتمیزه کردن سوخت را به‌خوبی انجام نمی‌دهد و بیشتر مناسب کوره‌های خیلی بزرگ و خیلی داغ است.

نازل سوخت مشعل

نازل موظف است سوخت را در مشعل بپاشد. نازل‌ها انواع مختلفی دارند که بر اساس نوع و ظرفیت مشعل، مورد استفاده قرار می‌گیرند. نازل‌ها را بر اساس شکل، زاویه پاشش، و الگوی آن، دسته‌بندی می‌کنند. نازل مناسب را باید بسته به طرح کوره حرارتی و طراحی مشعل، انتخاب نمود.

تنظیم سوخت و هوای مشعل

در مشعل‌های کوچک، تنظیم هوا و سوخت به‌صورت دستی انجام می‌گیرد. اما در مشعل‌های بزرگ، این کار به کمک دمپر خودکار انجام می‌شود.

تنها درصورتی‌که نسبت سوخت و هوا درست و دقیق باشد، احتراق کامل روی می‌دهد. هرچقدر این نسبت با دقت بیشتری تنظیم شود، راندمان مشعل بالا و بالا‌تر می‌رود و درنتیجه به سوخت کم‌تری نیاز خواهد داشت. امروزه مشعل‌های مدرن به PLC مجهزند که در تمام فصول و به‌طور شبانه‌روزی، نسبت سوخت و هوا را به‌صورت اتوماتیک، تنظیم می‌کنند.

اجزاء و قطعات مشعل

در ادامه، اجزاء و قطعات مشعل را فهرست کرده و وظایف هریک از آن‌ها را به‌اختصار شرح خواهیم داد:

• شیر قطع کننده دستی: وظیفه قطع و وصل نمودن گاز را بر عهده دارد.
• فیلتر: وظیفه این قطعه، همانطور که از نامش پیدا است، فیلتر نمودن ناخالصی‌هاست.
• شیر برقی: مسیر عبور گاز را باز و بسته می‌کند.
• ترانس جرقه: از ولتاژ پایین، ولتاژ بالا ایجاد می‌کند.
• الکترود جرقه: ایجاد جرقه و روشن کردن مخلوط هوا و سوخت بر عهده این قطعه است.
• شعله بین: تشکیل شعله را تشخیص می‌دهد.
• رله کنترلی: قلب و رهبر مرکزی مشعل است و تمام تصمیمات اصلی در این قسمت گرفته می‌شود.
• پرشر سوئیچ گاز: فشار گاز را کنترل می‌کند.
• پرشر سوئیچ هوا: میزان جریان هوا را کنترل می‌کند.
• فن و الکترو موتور: هوای لازم را برای احتراق داخل دیگ می‌دمد.
• دمپر تنظیم هوا: کاربرد این قطعه، تنظیم مقدار هوای لازم برای احتراق کامل است.
• شعله‌پخش‌کن: در قسمت جلوی مشعل قرار دارد و نوع شعله ایجادشده در محفظه احتراق را تنظیم می‌کند.
• نشت‌یاب: وضعیت نشتی شیر‌های برقی را بررسی می‌کند.

نکات مهم در انتخاب و خرید مشعل

یکی از مهم‌ترین فاکتور‌ها در انتخاب و خرید مشعل مناسب، توجه به تفاوت ارتفاع سطح شهر، با سطح دریا است. دلیل آن این است که قدرت حرارتی مشعل در فشار اتمسفر (سطح دریای آزاد) به حداکثر میزان خود می‌رسد. بنا‌بر‌این برای انتخاب مشعل مناسب باید دقت داشته باشید که به ازای هر هزار متر ارتفاع از سطح دریا، ۱۳٪ به قدرت مشعل انتخابی بیفزایید.

این بدین معناست که هر چه ارتفاع شهر شما از سطح دریا بیشتر باشد، شما نسبت به شهر‌های پست به مشعل‌های بزرگ‌تری نیاز دارید.