مشعل

مشعل

هر چند که تمام قسمت های سیستم حرارت مرکزی برای گرمایش مطلوب ساختمان واجد ارزش و اهمیت خاص خود می باشد ، ولی بی تردید قلب سیستم حرارت مرکزی مشعل است ، چرا که عمل احتراق و تولید آتش جهت گرم کردن یا بخار نمودن آب در دیگ توسط این عضو مهم صورت می گیرد. مشعل انرژی سوخت را با ترکیب مقدار معینی هوا با سوخت در یک فضای ایمن ، به انرژی گرمایی تبدیل می کند.این انرژی تولید شده توسط دو روش جابه‌جایی و تشعشع به محیط اطراف انتقال داده می‌شود.کار مشعل پاشش سوخت (گاز، گازوییل، مازوت) از طریق ورودی و ایجاد جرقه ، حرارت مورد نیاز را به صورت شعله به داخل کوره هدایت می‌کند.

 

مشعل ها همواره متناسب با بویلر انتخاب می شوند و با پارامترهای ظرفیت حرارتی ، مصرف سوخت ، فشار فن و ... مشخص می گردند. بیشتر مشعل سازان موجود در ایران ظرفیت حرارتی را بر حسب Kcal/h یا KW تعیین می کنند.

 

انتخاب نادرست مشعل باعث کاهش راندمان کلی سیستم حرارت مرکزی خواهد شد. همچنین افت فشار داخل بویلر نیز از اهمیت فراوانی برخوردار است که فن مشعل باید در مواجهه با آن به مشکل بر نخورد.

 

 

برای انتخاب مشعل مناسب به پارامترهای زیر احتیاج داریم

- داشتن ظرفیت حرارتی بویلر

- نوع و ارزش  حرارتی سوخت مصرفی

- راندمان مشعل

- ارتفاع محل نصب مشعل از دریا

- افت فشار کوره ی بویلر

 

مشعل از نظر نوع سوخت مصرفی در انواع زیر دسته بندی می شوند:

- گازوییل

- گاز

- مازوت

- دوگانه ( گاز و گازوییل – گاز مازوت – گازوییل مازوت)

سه گانه ( گاز – گازوییل مازوت)

 

هر کدام از این سوخت ها دارای ارزش حرارتی مختلفی می باشند.

ارزش حرارتی سوخت مازوت 9600 کیلوکالری بر کیلوگرم است

ارزش حرارتی سوخت گازوییل 9800 کیلوکالری بر کیلوگرم است

ارزش حرارتی سوخت بنزین 9000 کیلوکالری بر کیلوگرم است

ارزش حرارتی سوخت نفت سفید 10200 کیلوکالری بر کیلوگرم است

ارزش حرارتی سوخت گاز 9400 کیلوکالری بر متر مکعب  است

 

نحوه محاسبه ظرفیت حرارتی مشعل برای بویلر

 

راندمان مشعل بر حسب انواع سوخت در جدول زیر آورده شده است

نوع سوخت راندمان مشعل
مازوت ( مایع سنگین ) 60٪-70٪
گازوییل ( سوخت مایع سبک ) 75٪-80٪
گاز 85٪-95٪

 

نکته بسیار مهم : به ازای هر 300 متر ارتفاع بالاتر از سطح دریا ، 4٪ به ظرفیت مشعل افزوده می شود.

ارتفاع میانگین از سطح دریا در شهرهای مختلف در جدول زیر آمده است

نام شهر

ارتفاع از سطح دریا

بر حسب متر

رشت 3
اهواز 30
قم 940
مشهد 985
تهران 1200
یزد 1233
کرج 1300
کرمانشاه 1400
تبریز 1460
شیراز 1530
اصفهان 1580
زنجان 1630
کرمان 1751
شهرکرد 2070

 

نحوه محاسبه مصرف سوخت مشعل

 

 

مشعل هاي گازي به دو قسمت عمده تقسيم مي شوند:

۱- مشعل هاي گازي بدون فن يا اتمسفريك

۲- مشعل هاي گازي فن دار

 

این مشعل‌ ها برای احتراق گاز طبیعی طراحی شده‌اند. دبی سوخت گازی لازم در این مشعل‌ها، توسط شیر برقی کنترل شده و هوای لازم برای احتراق آنها، توسط یک دمنده که بر روی محور موتور نصب شده است، تامین می‌شود. دبی این هوا توسط دمپر هوایی که در ساختمان مشعل نصب شده است، کنترل می‌شود. جریان گاز از یک فیلتر عبور کرده، با هوای احتراق مخلوط شده و آماده ی احتراق می‌شود. اگر فشار هوای احتراق از حدی کمتر شده یا دبی سوخت از مقدار مورد نظر بیشتر یا کمتر شود، این موضوع توسط سنسورهای فشارِ تعبیه‌ شده در مشعل حس شده و مشعل به وسیله ی یک رله ی کنترلی، خاموش می‌شود. در صورت مناسب بودن تمام شرایط ذکر شده، در نهایت مخلوط سوخت گازی و هوا، توسط جرقه (که به وسیله ی یک ترانس ولتاژ بالای نصب ‌شده در ساختمان مشعل ایجاد می‌شود) یا به وسیله ی شعله ی یک شمعک که در مسیر خروجی جریان قرار می‌گیرد، محترق می‌شود. همچنین به منظور یکنواخت کردن و پایدار سازی شعله، از یک شعله ‌پخش‌ کن در جلوی نازل سوخت استفاده می‌شود. به منظور کنترل فرایند احتراق، از یک سنسور به نام میله ی  یونیزاسیون، در مسیر شعله استفاده می‌شود. در صورت برقرار شدن شعله و وجود حرارت، یک جریان الکتریکی در آن برقرار شده و رله ی مشعل با دریافت این جریان به عملکرد خود ادامه می‌دهد. اگر به هر علت، تغییری در وضعیت این جریان رخ دهد، مشعل توسط رله خاموش می‌شود.

 

انواع مشعل از نظر تخلیط هوا باسوخت

 

1 – مشعل فن دار

2 – مشعل اتمسفریک ( بدون فن برای واحد های یکپارچه گرمایشی؛ برخی کوره های هوای گرم کم ظرفیت، اب گرمکن های لحظه ای و در مجموع تجهیزات مولد گرمایش کم ظرفیت و برخی دیگ های چدنی تا 70000 کیلو کالری در ساعت)

 

مشعل ها فارغ از نوع سوخت مصرفی دارای قسمت های کم و بیش مشابه ای هستند. سیستم تنظیم هوا، سیستم جرقه، سیستم کنترل شعله،سیستم سوخت رسانی والات کنترل ار این جمله اند.

سیستم جرقه شامل دو قسمت اصلی ترانس جرقه و الکترود های جرقه است. ترانسفورماتور جرقه با تولید ولتاژی حدود 12000 ولت موجب ایجاد قوس الکتریکی در دو سر الکترود های جرقه می شود و سوخت را در محفظه احتراق شعله ور می کند.ترانس های جرقه در دو نوع ترانس با جرقه دائمی و موقتی به کار می روند که البته نوع دوم کاربرد بیشتری دارد.

در نوع اول، ترانس جرقه در تمام مدت کار مشعل فعال است و به همین دلیل در ابعاد و با کیفیت مخصوصی ساخته می شود تا تحمل کار در زمان طولانی را داشته باشد. ترانس های نوع دوم در زمان معینی کار می کنند و پس از برقراری شعله توسط رله کنترل کننده از مدار خارج می شوند. الکترود های جرقه که از جنس استیل با روپوش چینی ساخته می شوند نقش برقراری قوس الکتریکی حاصل از افزایش ولتاژ در ترانس را برعهده دارند. در برخی از مشعل های گاز سوز تنها از یک الکترود به عنوان قطب و باری قطب دیگر از بدنه فلزی مشعل استفاده می شود.

 

سیستم کنترل شعله، وجود و یا عدم وجود شعله در محفظه احتراق را کنترل می کند و در صورت قطع و یا عدم برقراری شعله مشعل را از ادامه کار باز می دارد تا سوخت بدون وجود شعله در محفظه احتراق جمع نشود. در مشعل های گازوئیلی این وظیفه به عهده چشم الکتریکی است. در صورت عدم رویت شعله و نور حاصل از ان مقاومت چشم الکتریکی افزایش یافته و جریان الکتریکی رله قطع می شود. در برخی از مشعل های گاز سوز نیز از چشم الکتریکی برای کنترل شعله استفاده می شود. اما فتوسل مشعل های گازی نسبت به اشعه فرابنفش حساس هستند و از این جهت با فتوسل مشعل های گاروئیل سوز فرق می کنند. در اکثر مشعل های گازی برای کنترل شعله از میله ای فلزی به نام میله یونیزاسیون که در فضای شعله قرار می گیرد استفاده می شود.

 

 

 

 

 

مولکول های گاز و هوا در اثر گرمای ناشی از اشتعال یونیزه می شوند و به همین دلیل جریان ضعیفی بین میله یونیزاسیون و بدنه مشعل به وجود می اید که رله کنترل کننده مشعل از ان متاثر شده و ادامه کار مشعل را میسر می سازد.سیستم سوخت با توجه به نوع سوخت مصرفی مشعل متفاوت است. در مشعل های گازوئیل سوز جهت پودر نمودن سوخت از پمپ گازوئیل چرخ دنده ای یا دوار استفاده می شود. در مشعل های گازسوز به دلیل فشار گاز نیازی به تجهیزات فشار ساز اضافی نیست. زیرا گاز با فشار خود وارد محفظه احتراق می شود.شیر برقی نیز از جمله قطعات کنترل سوخت است که با فرمان رله اصلی مسیر عبور سوخت را به سمت محفظه احتراق باز می کند.

در مشعل های گازوئیلی این شیر به یکباره مسیر سوخت را به طرف نازل گشوده و یا می بندد اما در مشعل های گاز سوز به دلیل امکان وقوع انفجار شیر برقی به صورت تدریجی مسیر عبور گاز را باز نموده و شعله به اهستگی افزایش می یابد، اما نحوه قطع ان دفعی و سریع است.در مشعل های گاز سوز استفاده از رگولاتور و کلید کنترل فشار گاز به منظور کنترل فشار و دبی گاز ضروری است.رله مشعل، کنترل کلیه عملیات را به عهده دارد. عملیاتی چون خاموش و یا روشن نمودن مشعل با فرمان ترموستات، کنترل وضعیت شعله توسط فتوسل یا میله یونیزاسیون، مدت زمان کار ترانس جرقه، باز یا بسته شدن شیر برقی از جمله اعمالی است که این رله نحوه کار و زمان بندی انها را کنترل می کند.