مشعل


محاسبات تاسیسات - محاسبه ظرفیت مشعل

 

مشعل چیست؟


مشعل دستگاهی برای تبدیل انرژی شیمیایی موجود در سوخت به انرژی گرمایی می باشد. این انرژی گرمایی حاصل جهت گرم کردن آب در دیگ های آبگرم ، هوا کوره هوای گرم ، تبخیر آب در دیگ بخار، گرم کردن روغن در دیگ روغن مورد استفاده قرار می گیرد.

مشعل ها جهت تولید حرارت روی دیگ های آبگرم،روغن داغ،دیگ بخار،کوره های گرم پکیج حرارتی،کوره سونا ،کوره پخت و تنور نانوایی و... نصب می شود.
مشعل ها می توانند با سوخت گاز،گازوئیل،مازوت و یا بصورت دوگانه سوز یا مشعل سه گانه سوز عمل کنند.

مشعل ها از تجهیزاتی مانند الکتروفن، شیربرقی، رله کنترل، ترانس جرقه، کلید کنترل فشار گاز، کلید کنترل فشار هوا، دمپرهای هوای ورودی شعله پخش کن، پمپ گازوئیل و... تشکیل شده اند.
مشعل ها در ظرفیت بالای ۵۰۰ هزار به سیستم دو مرحله‌ای مجهز می شوند تا بتوان در صورت نیاز از ۵۰ درصد ظرفیت استفاده شود.


مشعل
 

مشعل جهت این تبادل انرژی نیازمند تشکیل  مثلث احتراق میباشد این مثلث سه جز گرما ، سوخت و اکسیژن دارد احتراق در حقیقت اکسید شدن سریع ماده سوختنی است که همواره همراه تولید گرما و نور میباشد .وظیفه مشعل ها تشکیل این مثلث احتراق در داخل کوره یا محیط مورد نظر میباشد.

مثلث احتراق مشعل

مشعل ها دارای کاربرد فراوانی در صنایع مختلف، از جمله صنعت ساختمان هستند. اغلب سیستم های مولد گرمایش ساختمان ها از قبیل دیگ های آبگرم، کوره های هوای گرم، پکیج های گرمایشی و ... دارای مشعل می باشند (به جز سیستم هیت پمپ). همچنین دیگ های بخار، کوره های ذوب فلزات و ... نمونه های دیگری از کاربرد مشعل ها در صنایع مختلف هستند.

 

مشعل

 

مشعل ها دارای دسته بندی های متفاوتی می باشند که از مهمترین آن ها می توان به چگونگی تامین هوای احتراق) اکسیژن) و نوع سوخت مصرفی اشاره کرد.
 

تامین هوای احتراق در مشعل ها می تواند به دو روش صورت گیرد:
 

1- توسط فن دمنده هوا
 

در این نوع مشعل ها از یک فن دمنده برای تامین هوای احتراق استفاده می گردد. در فرایند احتراق هر چقدر میزان هوای مورد نیاز احتراق افزایش یابد، می توان به همان نسبت میزان سوخت را افزایش داده و در نهایت به ظرفیت های حرارتی بالاتری دست یافت.

بنابراین در سیستم هایی با ظرفیت حرارتی متوسط و بالا از مشعل های نوع دارای فن دمنده هوا استفاده می گردد.کوره ذوب فلزات، دیگ های بخار نیروگاه های تولید برق، دیگ بخار و آبگرم ساختمان های متوسط و بزرگ، چیلرهای جذبی (نوع شعله مستقیم) و ... نمونههایی از کاربرد این نوع مشعل ها می باشد.

فن دمنده هوا

2- بدون فن دمنده هوا


در این نوع مشعل ها هوای احتراق از طریق هوای موجود در اطراف محل کارکرد مشعل، و بدون واسطه هیچ تجهیز مکانیکی (فن دمنده) تامین می گردد، به این نوع مشعل ها  اصطلاحاً اتمسفریک می گویند.
فشار اتمسفر (جو) محل کارکرد مشعل، برابر با فشار هوای احتراق آن می باشد. از آنجا که فشار هوای اتمسفردر محل کارکرد این نوع مشعل ثابت و غیر قابل افزایش است، بنابراین میزان سوخت مصرفی مشعل به همین نسبت کاهش مییابد و در نهایت ظرفیت حرارتی مشعل نیز کاهش یافته و در یک محدوده مشخص قرار می گیرد.

مکانیزم این نوع مشعل ها سبب شده که از آن تنها در سیستم های کم ظرفیت مورد استفاده قرار گیرند. دیگ های آب گرم کوچک تا ظرفیت حدود 80 کیلو وات،کوره های هوای گرم، پکیج های گرمایش دیواری و ... نمونههایی از کاربرد این نوع مشعل ها می باشد.

 

نوع سوخت مصرفی مشعل ها

 

  1. گاز
  2. گازوئیل
  3. مازوت
  4. دوگانه سوز (گاز و گازوئیل)
  5. و یا حتی چندگانه سوز

 

راندمان حرارتی مشعل ها از نظر سوخت مصرفی به ترتیب گازسوز، گازوئیل سوز و مازوت می باشد.

عوامل مختلفی در انتخاب نوع سوخت مصرفی مشعل ها دخالت دارد که می توان به راندمان سوخت مصرفی، دسترسی به نوع سوخت مصرفی، قیمت تمام شده سوخت مصرفی در محل پروژه، حداکثر میزان مجاز آلاینده های تولیدی از کارکرد مشعل با سوخت های مختلف در محل پروژه و... اشاره نمود.

بدون فن دمنده هوا

 

انواع مشعل به لحاظ تامین هوای احتراق


مشعل ها از نظر تامین هوای احتراق مورد نیاز به 2 دسته تقسیم میشوند.

 

مشعل های بدون فن (اتمسفریک)

مشعل های بدون فن (اتمسفریک)

مشعل های فن دار (جت مشعل ها )
 

مشعل های فن دار (جت مشعل ها )

 

در این مشعل ها جهت تامین هوای مورد نیاز از فن استفاده می شود.

مشعل فن دار یا جت مشعل
 

مشعل های فن دار دارای ظرفیت های بسیار زیاد راندمان بالاتر و امکان کنترل ظرفیت و کاهش یا افزایش طول شعله را دارد اما دارای صدای زیاد و سیستم و مکانیزم پیچیده تر کارکرد و لذا تعمیر و نگهداری مشکل تر و پرهزینه تر به همراه دارد.

 

مشعل های بدون فن (اتمسفریک)

 

 اغلب، سوخت این نوع مشعل ها گاز بوده، و تامین هوای احتراق آن بدون استفاده از فن دمنده هوا صورت می گیرد. فشار اتمسفر (جو) محل کارکرد مشعل، برابر با فشار هوای احتراق آن می باشد. از آنجا که فشار هوای اتمسفردر محل کارکرد این نوع مشعل ثابت و غیر قابل افزایش است، بنابراین میزان سوخت مصرفی مشعل به همین نسبت کاهش مییابد و در نهایت ظرفیت حرارتی مشعل نیز کاهش یافته و در یک محدوده مشخص قرار می گیرد.

مشعل اتمسفریک

در سیستم این مشعل های گازی از دمنده هوا و یا فن استفاده نشده است و هوای احتراق از دو روش تامین میگردد. با گذشتن گاز از اریفیس یا نازل گاز، سرعت گاز افزایش وموجب ایجاد خلا پس از آن می شود این خلا باعث مکش هوای اطراف به داخل لوله مشعل می شود این هوا را هوای اولیه می نامند.

مخلوط گاز و هوای اولیه پس از گذشتن از لوله های مشعل گازی و در اثر تماس با جرقه زدن یا شمعک (پیلوت) تعبیه شده در جلوی لوله مشعل مشتعل می شود ولی هوای اولیه اختلاط شده با گاز کم بوده لذا مابقی هوای مورد نیاز جهت احتراق کامل را از محیط داخل کوره و اطراف شعله دریافت میکند که به آن هوای ثانویه می گویند.

اکثر مشعل های نانوایی ها و دیگ های ابگرم با ظرفیت پایین ، مشعل سونا خشک و..... این نوع می باشد. راندمان مشعل گازی بدون فن (مشعل گازی اتمسفریک ) پایین بوده و لذا مصرف گاز در این مشعل ها در ظرفیت برابر بالاتر میباشد، اما در مقابل مشعل گازی بدون فن صدای کمتری داشته و با توجه به سادگی ساختمان و سیستم آن ، تعمیر و نگهداری بسیار آسانتری را به دنبال دارد. 

مکانیزم این نوع مشعل ها سبب شده که از آن تنها در سیستم های کم ظرفیت مورد استفاده قرار گیرند. دیگ های آب گرم کوچک تا ظرفیت حدود 80 کیلو وات،کوره های هوای گرم، پکیج های گرمایش دیواری و ... ، همچنین در فروشگاه های تولیدی نان و شیرینی نمونههایی از کاربرد این نوع مشعل ها می باشد.

 

اجزای تشکیل دهنده این نوع مشعل ها به شرح زیر است:

  1. سیستم جرقه زن (شامل ترانس جرقه و الکترودها)
  2. شمعک
  3. شیر برقی
  4. ترموکوپل
  5. سیستم توزیع کننده گاز
  6. انژکتور
  7. لوله های انتقال دهنده گاز و هوا

 

مزایا و معایب مشعل های گازی اتمسفریک

 

مزایا:

  1. این نوع مشعل به دلیل نداشتن فن دمنده، صدای مشعل های دمنده دار را دارا نمی باشند.
  2. این نوع مشعل دارای سیستم عملکردی ساده تری نسبت به سایر مشعل ها هستند.
  3. این نوع مشعل به تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به سایر مشعل ها هستند.
  4. این نوع مشعل به دلیل نداشتن قطعات متحرک فراوان دارای عمر بیشتری نسبت به سایر مشعل ها هستند.
  5. و...

معایب:

  1. میزان مصرف انرژی در این نوع مشعل نسبت به نوع دارای فن دمنده، در یک ظرفیت یکسان بیشتر است، زیرا بخشی از گاز مصرفی بدون شرکت در احتراق کامل، از طریق دودکش هدر می رود.

  2. دلیل ساختار این نوع مشعل، ظرفیتشان محدود بوده و تنها در سیستم های کوچک می توان از آن استفاده نمود.
  3. و...

مشعل بدون فن یا اتمسفریک

انواع مشعل از نظر سوخت


مشعل ها به لحاظ سوخت ورودی به ۶ دسته تقسیم می شود.

  1. مشعل های گازی شهری CNG
  2. مشعل های گاز مایع LPG
  3. مشعل های گازوئیلی
  4. مشعل های مازوت سوز
  5. مشعل های دوگانه سوز گاز و و گازوئیل
  6. مشعل های سه گانه سوز گاز و گازوئیل و تازوت

البته انواع دیگر مشعل هم هستند که با کاغذ و چوب و هر ماده دیگری که سوختنی است کار می کنند.
 

مشعل گازی ( گاز سوز )

 

مشعل گازی که به دو نوع گاز شهری و گاز مایع است و دارای شیر برقی گاز جهت قطع و وصل سیستم سوخت رسانی هستند.
در مورد گاز شهری مشعل ها به دو دسته خانگی و صنعتی تقسیم می شوند که مربوط به فشار گاز مورد نیاز ورودی دستگاه است.
مشعل های گازی به سیستم کنترل فشار گاز مجهز هستند و دارای شیر برقی قابل تنظیم که بتوان مطابق به نیاز حرارت خروجی را تنظیم نمود.تفاوت مشعل گاز شهری و گاز مایع در بالا سر ورودی گاز است.

مشعل گازی

 

اجزای مشعل گازی


بخشی از اجزا و چگونگی عملکرد مشعل گازی مشابه مشعل های گازوئیلی می باشد. به طور کلی اجزای سیستم تامین هوای احتراق و سیستم تولید و انتقال جرقه، مشابه مشعل گازوئیلی می باشد، اما اجزای سیستم سوخترسانی و سیستم کنترل در این مشعل ها متفاوت است.

در این مشعل ها، گاز ورودی به عنوان سوخت، خود دارای فشار بوده و نیازی به تجهیزات جانبی برای افزایش فشار آن نمی باشد (بر خلاف پمپ گازوئیل در مشعل گازوئیلی). اما به منظور عملکرد صحیح مشعل گازی نیاز است که اجزای دیگری نیز به سیستم اضافه گردد، که به شرح زیر است: (ابتدا به شرح اجزای مشترک و نحوه عملکرد آن در بین مشعل گازی و گازوئیلی اشاره کرده، سپس اجزا اختصاصی مشعل های گازی همراه با نحوه عملکرد آن ذکر می شود.)

اجزای مشعل گازی

 

اجزای مشترک مشعل گازی و گازوییلی

 

  1. الکتروموتور
  2. دریچه تنظیم هوای احتراق دمپر
  3. فن دمنده
  4. شعله پخش کن
  5. ترانس جرقه
  6. الکترود جرقه

 

اجزای اختصاصی مشعل گازی

 

  1. شیر برقی مسیر گاز
  2. کلید کنترل فشار گاز
  3. کلید کنترل فشار هوای احتراق
  4. رله جعبه کنترل
  5. میله یونیزاسیون
  6. گاز پخش کن

 

مزایا و معایب مشعل های گازی

 

مزایا:

  1. راندمان مشعل های گازی نسبت به مشعل های گازوئیلی و مازوتی بیشتر است.
  2. میزان آلاینده های حاصل از عمل احتراق در مشعل های گازی کمتر از دو نوع دیگر است.
  3. با توجه به مجهز شدن بیشتر مناطق کشور به سیستم گازرسانی، سهولت دسترسی به گاز نسبت به دو نوع سوخت دیگر (گازوئیل و مازوت) امتیاز بزرگی می باشد.
  4. کاهش تجهیزات جانبی و متناسب با آن کاهش مسائل مربوط به تعمیر و نگهداری تجهیزات اضافه شده (مخزن ذخیره اصلی و روزانه گازوئیل یا ما زوت، لوله کشی ارتباطی سوخت با مشعل و... )
  5. و....

 

معایب:

  1. عدم دسترسی برخی مناطق به سیستم گازرسانی
  2. نیاز به فشار گاز بالا در ظرفیت های بالاتر
  3. تغییردر ظرفیت حرارتی با تغییر فشار گاز

 

مشعل گازوئیلی ( گازوئیل سوز )

 

مشعل گازوئیلی دارای شیر برقی گازوئیل است که در ظرفیت های پایین با روتور فن دستگاه به گردش در می آید. تفاوت مشعل گازی و گازوئیلی در شیر برقی و پمپ گازوئیل و چشم الکترونیکی و میله یونیزاسیون و رله به دستگاه است.

اجزای مختلف مشعل ها ی گازوئیلی به شرح زیر است:
 

اجزای مشعل گازوئیلی

  1. الکتروموتور
  2. پمپ گازوئیل
  3. شیر برقی
  4. نازل
  5. دریچه تنظیم هوای احتراق) دمپر)
  6. فن دمنده
  7. شعله پخش کن
  8. ترانس جرقه
  9. الکترود جرقه
  10. رله (جعبه کنترل)
  11. فتوسل ( چشم الکترونیک)
     

مزایای مشعل گازوییلی

 

  1. در مناطقی که به سیستم گاز رسانی مجهز نیستند، میتوان با ذخیره سازی مناسب گازوئیل، به راحتی سیستم های گرمایش را راه اندازی کرد.
  2. از گازوئیل میتوان به عنوان سوخت ثانویه یا کمکی در کنار گاز استفاده نمود (مشعل های دوگانه سوز) در این حالت در صورت قطع جریان گاز در زمستان، مشعل همچنان توانایی به ادامه فعالیت دارد. در پروژه های حساس معمولاً از مشعل های دوگانه سوز( گاز- گازوئیل) استفاده می گردد.

 

معایب مشعل گازوییلی

 

  1. گازوئیل نسبت به گاز دارای راندمان کمتری می باشد.
  2. دسترسی به گازوئیل در برخی مناطق دشوار است.
  3. میزان آلاینده های تولیدی از عملیات احتراق گازوئیل بیشتر از گاز می باشد.
  4. به دلیل نیاز به تمهیدات بیشتر، نیاز به تعمیر و نگهداری نسبت به مشعل گازی بیشتراست) مخزن گازوئیل به صورت مخزن اصلی و مخزن روزانه لوله کشی های ارتباطی و)

 

مشعل دو گانه سوز

 

اجزاء این مشعل ها، ترکیبی از اجزای مشعل های گازی و گازوئیلی هستند. به عبارت دیگر این مشعل علاوه بر اجزا مشعل گازسوز، دارای تجهیزات مشعل گازوئیل سوز (شامل پمپ گازوئیل، شیر برقی مخصوص جریان گازوئیل، نازل و...) نیز می باشد.

امروزه به دلیل توسعه بسیار زیاد شبکه گازرسانی در تمامی نقاط کشور،همچنین مزایا و معایبی که در مورد هر یک از مشعل های گازی و گازوئیلی قبلاً ذکر شد، معمولاً از مشعل های دوگانه سوز در موارد زیر استفاده می گردد:

  1. پروژه های حساس مثل: بیمارستان ها، کارخانه های داروسازی، صنایع حساس و
  2. در ساختمان هایی مانند بیمارستان به دلیل حساسیت بیماران ساکن در بیمارستان و حفظ عملکرد پزشکان و پرسنل آن، باید همواره شرایط آسایش) گرمایش در فصل زمستان) برقرار باشد.) تحقیقات نشان داده که کنترل دمای مناسب تاثیر بسیار زیادی بر روند بهبودی بیماران، همچنین بهبود کیفیت عملکرد پزشکان و پرسنل بیمارستان دارد.)
  3. کارخانه های داروسازی و دیگر صنایع حساس که به منظور تولید دارو و یا سایر محصولات خود به بخار، آب گرم و یا سیستم هایی که به طور غیر مستقیم از بخار و یا آب گرم بهره می گیرند، باید همیشه به سیستم گرمایش پشتیبان مجهز بوده تا در صورت قطع جریان گاز به عنوان سوخت اولیه، فرایند تولید محصول دچار نقص نشود.که یکی از مناسب ترین گزینه ها، استفاده از مشعل های دوگانه سوز و استفاده از گازوئیل به عنوان سوخت پشتیبان است.
  4. در صنایع و ساختمان هایی که به دلیل شرایط خاص خود، به هر دو منبع سوخت) گاز و گازوئیل) دسترسی آسان و ارزان قیمت دارند.
  5. و...

 

مشعل مازوت سوز


مشعل مازوت سوز، از مازوت به عنوان سوخت در تشکیل مثلث احتراق استفاده میشود.

مازوت نوعی سوخت مایع و شبیه به گازوئیل است، اما دارای راندمان بسیار کمتری نسبت به گازوئیل می باشد. مازوت از مشتقات نفت خام بوده، به همین دلیل برخی اوقات نفت کوره خوانده می شود.

مکانیزم عملکرد این مشعل ها  مشابه مشعل های گازوئیلی می باشد.

این مشعل ها بیشتر در صنایع سنگین مانند: نیروگاه های حرارتی تولید برق و... به عنوان سوخت ثانویه (پشتیبان) مورد استفاده قرار می گیرد. (سوخت اصلی معمولا گاز می  باشد).


مزایا و معایب مشعل های مازوت سوز

 

مزایا:

  1. مازوت به عنوان سوخت، ارزان قیمت تر از گاز و گازوئیل می باشد.
  2. و...

معایب:

  1. این نوع مشعل دارای راندمان حرارتی پایین تری نسبت به مشعل های گازی و گازوئیلی در یک ظرفیت یکسان هستند.
  2. آلودگی ناشی از احتراق مازوت بسیار زیاد بوده، به طوریکه سلامت افراد منطقه را تهدید می کند.
  3. دسترسی به این نوع سوخت در همه مناطق امکان پذیر نیست.
  4. و...

 

قطعات مشعل


الکتروموتور

الکتروموتور

 مشعل الکتروموتوردر مشعل  دارای دو وظیفه اساسی میباشد:

  1. به چرخش درآوردن فن دمنده
  2. به چرخش درآوردن پمپ گازوئیل. الکتروموتور این مشعل ها در ظرفیت کم می تواند به صورت تک فاز، و در ظرفیت های بالا به صورت سه فاز باشد.

 

پمپ گازوئیل


به منظور عملکرد این نوع مشعل ها، گازوئیل به عنوان سوخت باید با فشار مشخصی در حدود (7 بار تا ۲۰ بار) در مثلث احتراق حضور پیدا کند، این افزایش فشار توسط پمپ گازوئیل صورت میگیرد. نیروی محرکه این پمپ، الکتروموتور مشعل می باشد.
پمپ گازوئیل مشعل ها معمولا از نوع چرخ دنده ای می باشند.

پمپ گازوئیل

شیر برقی


همان طور که از نام این نوع شیر مشخص است، عملیات باز و بسته شدن شیر به صورت اتوماتیک، و از طریق قطع و وصل کردن برق صورت میگیرد. شیر برقی در مسیر جریان گازوئیل به طرف نازل قرار میگیرد، تا در صورت نیاز به روشن شدن مشعل، مسیر گازوئیل را باز و در صورت خاموشی آن مسیر گازوئیل را میبندد.

شیر برقی

نازل


به منظور بهبود عملکرد و افزایش راندمان این نوع مشعل از نازل نیز استفاده میشود. گازوئیل پرفشار که توسط پمپ گازوئیل تولید شده، وارد نازل میشود، سپس آن را به صورت پودر به داخل محفظه احتراق تجهیزات گرمایشی مورد نظر میپاشد.
شکل و جنس نازل ها را به گونه ای می سازند که در برابر دمای بالا مقاوم بوده و بتوانند هندسه پاشش گازوئیل را به صورت مخروطی انجام دهند.
نازل ها را با زوایای مختلف معمولاً 30،45،60،80 درجه می سازند که هر یک دارای کاربرد خاصی در صنعت و سیستم های گرمایشی می باشند.

 

نازل

 

دریچه تنظیم ورودی هوای احتراق (دمپر)


به وسیله این دریچه می توان مقدار هوای احتراق ورودی به محفظه مشعل از آنجا به فن دمنده را نیز تنظیم نمود. در مشعل های کوچک و کم ظرفیت مقدار هوای ورودی میتواند به وسیله این دریچه تنظیم، سپس ثابت شود، اما در مشعل بزرگ ظرفیت بالا این دمپر نیزاتوماتیک بوده و با توجه به مقدار هوای احتراق مورد نیاز می توان تنظیم (باز و بسته( گردد.
 

فن دمنده


به منظور تامین هوای احتراق در این مشعل ها از فن دمنده استفاده میشود عامل چرخش فن، الکتروموتور مشعل می باشد. نوع فن دمنده مشعل معمولا از نوع سانتریفیوژ (گریز از مرکز) می باشد.
 

فن دمنده

شعله پخش کن


شعله پخش کن در دهانه مشعل و در مسیر عبور هوا قرار میگیرد. و وظیفه آن اختلاط مناسب هوای احتراق میباشد.

 

ترانس جرقه


این ترانس ها دارای دو نوع جرقه موقت و جرقه دائم هستند.بیشتر مشعل های مورد استفاده از ترانس های جرقه موقت استفاده می کنند.ترانس جرقه باتوجه به مکانیزم خود قادر است برق 220 ولت شهر را به برق 10000 ولت تبدیل نماید.

 

ترانس جرقه

 

الکترود جرقه


الکترود جرقه از میله فولادی ضد زنگ و مقاوم) معمولاً از جنس آلیاژ کروم و نیکل) که ساخته میشود. محل قرارگیری آن در نزدیکی دهانه خروجی نازل می باشد. ولتاژ 10000 ولتی خروجی از ترانس جرقه به وسیله سیم به الکترودهای جرقه منتقل شده، در حدفاصل دو الکترود یک قوس الکتریکی ایجاد میکند. ترکیب سوخت تحت فشار خروجی از نازل و هوای تحت فشار خروجی از فن و نهایتاً شعله پخش کن، در برخورد با این قوس الکتریکی، مشتعل شده و مثلث احتراق کامل می گردد.

 

الکترود جرقه

رله (جعبه کنترل) مشعل گازوییلی
 

در  واقع مغز هوشمند مشعل،رله ( جعبه کنترل) میباشد، زیرا ایجاد زمانبندی در عملکرد هر یک از اجزای مشعل توسط این قسمت صورت می گیرد. علاوه بر این کنترل شعله و حفظ ایمنی در مدت زمان کارکرد و خاموشی مشعل نیز توسط رله صورت می گیرد.

پس از روشن کردن مشعل برنامهریزی این که هر یک از اعضای مشعل با چه ترتیبی فعال شده چه مدت زمانی فعال باشند و با چه ترتیبی غیر فعال شوند همگی برعهده رله جعبه کنترل می باشد.

رله ( جعبه کنترل )

فتوسل


فتوسل یک چشم الکترونیکی می باشد که نسبت به نور حساس بوده و با کاهش و افزایش نور، مقاومتش در برابر جریان عبوری از خود تغییر می یابد. از این خاصیت فتوسل به منظور کنترل ایمنی در عملکرد مشعل ها استفاده می گردد، زمانی که تمامی مراحل کاری مشعل صورت گرفته و شعله ایجاد شد، تابش نور شعله به فتوسل سبب کاهش مقاومت و متناسب با آن اجازه عبور جریان الکتریکی از خود می شود. این توالی کارکرد سبب صدور اجازه ادامه کار کرده مشعل میشود.

 

انواع فتوسل


به طور کل سه نوع چشم الکترونیکی یا فتوسل وجود دارد:

 

  1. مادون قرمز IR
  2. ماورا بنفشUV
  3. نوع ترکیبی UV/IR

فتوسل

 

از طرفی در صورتی که به هر علت شعله تشکیل نشود) به دلیل نقص عملکرد یا اجزای مشعل)، عدم تابش نور به سبب افزایش مقاومت و متناسب با آن مانع عبور جریان الکتریکی از خود می شود. در این حالت فتوسل از طریق رله ( جعبه فرمان ) دستور خاموشی مشعل را صادر می نماید

مشعل گازوئیلی نیز مانند هر دستگاه دیگری در صنعت تاسیسات دارای مزایا و معایبی می باشد، که سبب استفاده یا عدم استفاده از آن در پروژههای مختلف می شود، که به طور خلاصه به شرح زیرند:

 

شیر برقی مسیر گاز


این شیر در مسیر گازی ورودی به محل احتراق مشعل قرار گرفته و جریان گاز را کنترل میکند. اصول کاری این شیر دقیقا مشابه شیر برقی در مشعل گازوئیلی می باشد، تنها تفاوت بین این دو، در نحوه عملکرد آن ها می باشد، به طوری که شیر برقی مشعل های گازوئیلی به صورت کاملاً باز یا کاملاً بسته (ON-OFF) هستند،  اما شیر برقی مشعل های گازی به صورت تدریجی می باشد.

شیر برقی مسیر گاز

حالت گازی سوخت در این  نوع مشعل ها سبب شده که به منظور حفظ ایمنی در شروع عملیات احتراق به جریان آهسته و تدریجی گاز نیاز باشد، مسیر گاز به آرامی باز شده و از حالت حداقل جریان به حالت حداکثر خود افزایش یابد. مکانیزم  طراحی این شیرها به گونه ای است که (به منظور حفظ ایمنی (قطع جریان برق، به طور سریع بسته شده و مسیر عبور گاز را مسدود می کند. (در واقع یک شیر برقی با مکانیزم تدریجی باز شونده و سریع قطع کننده می باشد.)

 

کلید کنترل فشار گاز


گفتیم گاز ورودی در این مشعل ها، خود دارای فشار می باشد. از طرفی به منظور ایجاد احتراق کامل، همچنین دستیابی به ظرفیت حرارتی واقعی مشعل، فشار گاز ورودی باید در محدوده قابل قبول این نوع مشعل ها باشد. این کنترل کننده در مسیر جریان گاز ورودی به مشعل و قبل از شیر برقی گاز قرار می گیرد.

 وظیفه این کنترل کننده این است که در صورت پایین آمدن فشار گاز از حد تنظیم، به کمک رله (جعبه کنترل) مشعل را خاموش نماید.

کلید کنترل فشار گاز

 

کلید کنترل فشار هوا


این کلید دارای مکانیزمی مشابه کلید کنترل گاز می باشد، به طوری که صحت عملکرد مشعل را از نظر مناسب بودن مقدار هوای احتراق، کنترل مینماید. هوای احتراق پرفشار که توسط فن دمنده تامین شده، در مسیر جریان خود به سمت شعله پخش کن، توسط لوله کوچکی نمونه برداری میشود.
هوای پرفشار نمونه از طریق این لوله به کلید کنترل فشار هوا انتقال می یابد و در صورتی که فشار آن کمتر از مقدار تنظیم بر روی آن باشد به کمک رله ( جعبه کنترل)، مشعل را خاموش می کند.

 این کلید دارای سوئیچ مدرج و دایره ای شکل می باشد، که به وسیله آن می توان فشار هوای احتراق مورد نیاز را تنظیم و یا تغییر داد.

 

رله( جعبه کنترل) مشعل گازی


در واقع مغز هوشمند مشعل، رله (جعبه کنترل) می باشد، زیرا ایجاد زمانبندی در عملکرد هر یک از اجزای مشعل توسط این قسمت صورت می گیرد. علاوه بر این کنترل شعله و حفظ ایمنی در مدت زمان کارکرد و خاموشی مشعل نیز توسط رله صورت می گیرد.

پس از روشن کردن ابتدایی مشعل، برنامه ریزی این که هر یک از اعضای مشعل با چه ترتیبی فعال شده چه مدت زمانی فعال باشند و با چه ترتیبی غیر فعال شوند همگی برعهده رله (جعبه کنترل) می باشد.

رله) جعبه کنترل) مشعل گازی

تفاوت رله) جعبه کنترل) مشعل گازی نسبت به گازوئیلی در این است که با توجه به تغییر نوع سوخت و متناسب با آن تغییر برخی از اجزا، نوع دستورات و برنامه ی  زمانبندی عملکرد هر یک از اجزا، در رله این نوع مشعل ها تغییر می یابد. بنابراین نمی توان از رله مشعل گازی برای مشعل گازوئیلی و بالعکس استفاده نمود.

 

میله یونیزاسیون


ماهیت کار عملکرد میله یونیزاسیون در مشعل گازی، مشابه فتوسل) چشم الکترونیک( در مشعل گازوئیلی بوده که وظیفه آن کنترل ایمنی در عملکرد مشعل می باشد.

 در مشعل گازی با مشتعل شدن گاز، یک جریان الکتریکی بسیار ضعیف تولید میشود که اصطلاحاً به آن یونیزه شدن سوخت میگویند.

 این جریان توسط میله یونیزاسیون دریافت شده و به کمک رله مشعل، اجازه ادامه کار به مشعل داده میشود. بنابراین به هر دلیلی شعله تشکیل نشده، و عملیات یونیزه شدن) تولید جریان الکتریکی(  صورت نگیرد، میله یونیزاسیون به کمک رله، مشعل را خاموش می کند.

میله یونیزاسیون

گاز پخش کن


ماهیت کلی عملکرد گاز پخش کن در مشعل گازی، مشابه نازل در مشعل گازوئیلی بوده که وظیفه آن خروج سوخت در مرحله نهایی،) قبل از اختلاط با هوای احتراق و مشتعل شدن آن) می باشد.

 

گاز پخش کن

 

فیلتر ( صافی ) گازوئیل

 

این وسیله از ورود ناخالصی ها به پمپ مشعل و مسدود شدن نازل جلوگیری می کند.یک فیلتر کثیف ممکن ست با جلوگیری از رسیدن سوخت به مقدار تنظیم شده ، مشعل را از کار بیاندازد.

فیلتر ( صافی ) گازوئیل

سرویس و نگهداری فیلتر گازوئیل

 

  1. فیلتر ها باید بصورت سالانه تعویض شوند و در مواردی که گازوئیل یا مخزن گازوئیل کیفیت پایین تری دارد،تعویض زودتر آن توصیه می شود.
  2. در هنگام سوخت گیری،مشعل و پمپ خاموش شود،زیرا زمانی که گازوئیل از بیرون به مخزن ذخیره وارد می شود، ناخالصی های ته نشین شده در مخزن شناور می شوند و اگر  مشعل روشن باشد این ناخالصی ها به خط انتقال گازوئیل وارد شده و سبب مسدود شدن فیلتر می شوند.
  3. فیلتر نامناسب یا کثیف گازوئیل،می تواند به پمپ گازوئیل صدمه بزند به همین خاطر سازندگان پمپ توصیه می کنند که علاوه بر استفاده از فیلترهای مناسب،بصورت منظم آنها را تمیز یا تعویض نمایید.

 

 انواع مشعل گازوئیلی


سیستم پاشش سوخت: جهت اتمیزه و اختلاط صحیح سوخت با هوا از چند نوع سیستم پاشش سوخت استفاده می شود که معمولا" در بازار و زبان محاوره ای مشعل های گازوئیلی را با نوع پاشش سوخت معرفی می کنند:
 

  1. مشعل های اتمیزه با بخارsteam- atomized
     
  2.  مشعل های فشار پایین اتمیزه با هوا low pressure air atomized
     
  3. مشعل های روتاری کاپ Rotary cup
     
  4. مشعل های پرشرجت ( جت فشاری) pressure je

 

مشعل اتمیزه با بخار


مشعل اتمیزه با بخار: سوخت توسط پمپ با فشاری کمتر از 6 بار به سمت نازل هدایت می شود و از طرف دیگر بخار در دهانه نازل تخلیه گردیده و نهایتا پس از مخلوط شدن و در اثر فشار انبساط بخار سوخت اتمیزه شده از دهانه نازل تخلیه می شود.

این نوع مشعل برای ظرفیت های بزرگ کاربرد دارد و در دیگ های صنعتی و دیگ های آبگرم  در کشورمان کاربرد ندارد. عملکرد این مشعل ها سبب می شود با تغییرات کیفیت سوخت به خوبی کنار بیاید و محدوده وسیعی از سوخت ها را پوشش می دهد. البته هزینه اولیه خرید این مشعل ها بالا بوده و آغاز پروسه احتراق در آنها دشوار است. 


مشعل اتمیزه با بخار
 

فشار پایین اتمیزه با هوا: سوخت توسط پمپ با فشاری بین 0/2  تا 0/5  بار به سمت نازل هدایت می شود از طرف دیگر هوای فشرده با فشار زیاد سوخت را اتمیزه کرده و از دهانه نازل تخلیه میکند. این نوع مشعل عمدتاً برای کوره های بسیار بزرگ و داغ همچون کوره های سیمان بکار گرفته می شود.

مشعل گازوئیلی با پاشش سوخت با هوا

روتاری کاپ


پودر کردن سوخت در مشعل روتاری کاپ از طریق پاره کردن لایه نازک از سوخت نفتی و تبدیل آن به قطرات ریز توسط نیروی گریز از مرکز انجام می شود. سوخت در این مشعل ها با فشاری حدود 2.5 بار به سمت دهانه مخروطی شکل که با سرعتی بین 4000- 5800 دور در دقیقه در گردش است هدایت می شود، و نهایتا فیلم سوخت تشکیل شده در جداره مخروطی در حال دوران با هوای ارسالی با سرعت بالا از طریق فن ثانویه اتمیزه شده و به سمت محفظه احتراق هدایت می شود.

این عملکرد سبب می شود تغییر ویسکوزیته سوخت تاثیری در عملکرد مشعل نداشته باشد. و بر همین اساس برای سوخت مازوت و همچنین گازوئیل در موتور خانه هایی که در مناطق سرد بهترین گزینه هستند.از طرف دیگر مشعل های روتاری کاپ Turn Down Ratio  بسیار خوبی دارند.

مشعل روتاری با فن گازوئیلی

نرخ تغییر توان مشعل ( Turn Down Ration) : توان حرارتی دارای یک حداکثر و یک حداقل است که بنابر نوع مشعل و عملکرد آن متغییر است. برای مثال چنانچه قدرت حرارتی یک مشعل 100 و حداقل قدرت حرارتی آن 50 باشد  Turn Down Ratio این مشعل برابر 2 می باشد و چنانچه حداقل قدرت حرارتی 25 باشد Turn Down Rati ،4 خواهد بود.

به همین علت در بویلر  یا دیگ های بخار بزرگتر از 5 تن در ساعت مشعل روتاری کاپ بهترین گزینه و در دیگ های بخار بزرگتر از 10 تن در ساعت تنها گزینه هستند. هزینه خرید این مشعل ها بالا بوده و همچنین نگهداری از آنها به دلیل پیچیدگی عملکرد مستلزم تکنسین های مجرب  و آشنا به عملکرد مشعل و به صورت روزمره و روتین است.
روتاری کاپ

پرشر جت


پرشر جت ( جت فشاری): وظیفه پاشش سوخت درمشعل های پرشر جت ( مشعل های جت فشاری) مایع سوز با نازل می باشد. نازل از نظر شکل و زاویه پاشش انواع مختلفی دارند که بنا بر نوع و ظرفیت مشعل متغیر است.پودر شدن سوخت در این مشعل ها مکانیکی است.

پمپ گازوئیل سوخت را تحت فشار 200  تا  70 psi به داخل نازل پمپ می کند. سوخت ابتدا از صافی مستقر در نازل عبور کرده و ذرات و نا خالصی موجود در آن جدا می کند.

سپس  از طریق پیچ انتهای نازل و سوراخ جداری این پیچ از سطح خارجی مخروط وارد شیار آن می شود. این شیار تنها راه ورود به محفظه کوچک گردابی در انتها مخروط شیار دار هستند.

از آنجا که این شیار بسیار نازک هستند بخشی از انرژی فشاری به انرژی سرعتی تبدیل می شود ( حدود 40 درصد انرژی تبدیل می شود) سوخت وارد شده به محفظه گردابی به صورت چرخشی و باسرعت زیاد وارد سوراخ (اریفیس) نازل شده و از آن خارج میشود. هنگام خروج از اریفیس تحت نیروی گریز از مرکز ،از مرکز نازل دور شده و به لایه نازک با سرعت زیاد( تقریبا 65 کیلومتر در ساعت) حرکت می کند.


پرشر جت مشعل
 

یک نازل مشعل گازوئیل سوز خوب می تواند یک گالن گازوئیل را در فشار 100 psi به 55 میلیارد ذره با قطر بین 0/01 – 0/0002  اینچ تبدیل کند این یعنی سطح یک گالن گازوئیل پس از پودر شدن به 445 متر مربع افزایش می یابد. این عمل باعث اختلاط بهتر سوخت و هوا شده و راندمان احتراق را بالا می برد.

نازل گازوئیل مشعل گازوییلی

مشعل گازی کوچک


مشعل گازی کوچک در انواع بدون فن و فن دار تولید می شود ، مدل های بدون فن که دارای یک ، دو یا سه لوله انتقال گاز هستند و تا ظرفیت 200,000 و مدل های فن دار تا ظرفیت 100,000 را می توان مشعل گازی کوچک خواند.


در اصطلاح بازار به مشعل های کوچک مشعل 1 تا 3 هم گفته می شود.در مدل های مشعل ایران رادیاتور مدل F55  و F88  و RAN25 مشعل های کوچک هستند.
از مشعل گازی کوچک برای گرمایش ساختمان های مسکونی و اداری و تجاری کوچکتر تا 700 متر مربع میتوان استفاده کرد.

مشعل گازی کوچک از برق تک فاز استفاده می کند و با گاز شهری کار میکند و معرف گاز آن از 5 تا 10 متر مکعب بر ساعت است.
از مشعل گازی کوچک برای گرمایش استخر تا حجم 53 متر مکعب رو باز و تا حجم 110 متر مکعب استخر سرپوشیده نیز میتوان استفاده کرد. مشعل گازی کوچک بدون نیاز به تابلو برق و با برق تکفاز بوسیله رله مخصوص طراحی شده داخل مشعل عمل می کند.

 

مشعل صنعتی


مشعل صنعتی که معمولا به ظرفیت بالای 500,000 اطلاق می گردد. جهت تامین گرمایش سیستم های صنعتی و مسکونی اداری و تجاری و همچنین گرمایش کوره ها و فرآیند های صنعتی استفاده میشود. مشعل صنعتی تماما دارای فن هستند و در برخی از مشعل های صنعتی بدلیل بزرگ بودن الکتروفن سیستم فن آن ها مجزا بصورت زمینی است و انتقال هوا بوسیله کانال به قسمت احتراق هدایت می شود.


سوخت مشعل صنعتی می تواند گاز سوز- گازوئیل سوز یا دوگانه سوز یا مازوت سوز و یا سه گانه سوز باشد.
مشعل های صنعتی معمولا فشار گاز شهری را تحمل نمی کنند و نیاز به فشار گاز 2 پوند دارند.برق مصرفی مشعل صنعتی بدلیل استفاده از الکتروموتور های بزرگتر از نوع سه فاز می باشند.
برای جلوگیری از آسیب دیدگی الکتروموتور مشعل و نصب تجهیزات الکتریکال بسیاری از مشعل های صنعتی دارای تابلو برق هستند.

 

مشعل ماژولار یا مرحله ای


در مشعل های گازی و گازوئیلی، در صورتی که ظرفیت حرارتی بالا باشد، از سیستم دو یا چند مرحله ای در آن ها استفاده می گردد. ساخت مشعل ها با این مکانیزم، معمولاً به دلیل کنترل ظرفیت، جلوگیری از ایجاد شوک به تجهیزات و همچنین ایجاد احتراقی ایمن صورت می گیرد.
 

مشعل ماژولار یا مرحله ای

مشعل های گازوئیلی دو مرحله ای: این نوع مشعل ها دارای دو مدار سوخت رسان کاملاً جداگانه، شامل: دو شیر برقی گازوئیل، دو مسیر جریان سوخت و دو نازل می باشند.

 

با روشن کردن مشعل یکی از مدارهای سیستم سوخت رسان فعال شده و عملیات احتراق صورت میگیرد. (در این حالت مدار سیستم سوخترسان و احتراق دیگر نیز غیر فعال است).

پس از سپری شدن چند ثانیه که احتراق تثبت شد، مدار دوم نیز فعال شده، فرمانباز شدن شیر برقی صادر می  شود، سپس سوخت از طریق نازل مدار دوم احتراق می یابد. در این حالت ظرفیت حرارتی مشعل کامل شده، به کار خود ادامه میدهد.

این مشعل ها قابلیت کنترل ظرفیت خود را که چگونه با یک مدار و یا هر دو مدار کار کنند، به عبارتی قابلیت کار با ۵۰ درصد و یا ۱۰۰ درصد ظرفیت خود را دارا می باشند.

 

مشعل های دو مرحله ای گازی


مکانیزم کارکرد دو مرحلهای این مشعل ها تقریبا مشابه مشعل های دو مرحله ای گازوئیلی می باشد و از تفاوتهای آن میتوان به تفاوت نوع شیر برقی آن ها اشاره نمود. در مشعل های دو مرحلهای گازی، شیر برقی مدار اول از نوع تدریجی بوده و به آرامی احتراق اولیه را ایجاد میکند، اما شیر برقی مدار دوم به صورت کاملا بسته،کاملا باز (ON-OFF) می باشد.

 

مشعل۳-۱ یا مشعل یک تا سه چیست؟

 

این که می گویند مشعل یک تا سه یا  سه تا پنج یا پنج تا هفت است یعنی چه؟

این طبقه بندی قدیمی و بازار کاری مشعل ها بر اساس مقدار سوخت در مشعل های گازوئیلی مطرح می شود به چه ترتیب؟

بدین صورت که مشعل یک تا سه یعنی همان ظرفیت ۵۰ تا ۱۰۰ هزار کیلوکالری بر ساعت که با احتساب ارزش حرارتی گازوئیل ۸۰۰۰ کیلوکالری بر کیلوگرم این مشعل ۱ تا ۳ گالون درساعت گازوئیل مصرف می کند که معادل ۴ تا ۱۲ لیتر در ساعت است. به همین ترتیب مدل های ۵ تا ۷ و 3 تا 5.


این اصطلاح متاسفانه در حال حاضر در بازار ایران برای مشعل های گازسوز و دوگانه سوز هم به کار می رود.
برای مثال مشعل یک تا سه که عنوان می‌شود که 3 ظرفیت دارد ۴۵ هزار کیلو کالری که در برند ایران رادیاتور مشعل F55 می‌باشد, ۸۰ هزار کیلو کالری که مشعل F88 می باشد و RAN25 که ظرفیت ۱۰۲ هزار کیلو کالری است به همین صورت برای مشعل ۳ تا ۵ و مشعل ۵ تا ۷.

سپس برای خرید مشعل باید ظرفیت دقیق حرارتی ذکر شود تا اولاً به دلیل خرید اشتباه ظرفیت بالاتر از نیاز، دیگ آسیب نبیند و مصرف سوخت بالا نرود و هزینه بیشتری برای مشعل بزرگتر پرداخت نگردد و یا اینکه ممکن است فروشنده پایین‌ترین ظرفیت مدل سه تا پنج را به مشتری تحویل دهد در صورتی که در این بازه بین کوچکترین و بزرگترین مشعل سه تا پنج 75000 کیلو کالری اختلاف وجود دارد.

 

محاسبه و انتخاب مشعل های گازوئیلی


پس از انتخاب دیگ،تعیین نوع سوخت و در نظر گرفتن بازده کار میتوان ظرفیت مشعل را محاسبه نموده و مشعل مناسب برای دیگ مورد نظر را انتخاب کرد.

 

بازده مشعل و دیگ


چون همیشه مقداری حرارت از راه دودکش به بیرون منتقل میشود و کلیه ی مواد سوختی نیز محترق نمی گردد،بنابراین مقداری افت حرارتی در داخل دیگ وجود نخواهد داشت.این افت حرارتی در مشعل ها به صورت بازده بیان میشود.مقدار بازده مشعل و دیگ بستگی به نوع سوخت دارد.بازده در مشعل با سوخت مایع سنگین ( مازوت ) ( 60% تا 70 % ) ، با سوخت مایع سبک ( گازوئیل ) ( 75% تا 80 % ) و با سوخت گاز ( 90 % تا 95 % ) است.

با توجه به مطالب ذکر شده خواهیم داشت :  H1=H/ƞ

در این رابطه H ظرفیت حرارتی دیگ، ƞ بازده دیگ و مشعل و  H1 ظرفیت حرارتی مشعل است.

توجه:مقادیر H و H1 هر دو بر حسب یک واحد ظرفیت حرارتی از یک سیستم اندازه گیری ( SI , متریک و یا انگلیسی ) و ƞ بر حسب درصد است.پس از محاسبه ی مقدار ظرفیت حرارتی مشعل ( H1 ) ، با استفاده از جدول ظرفیت حرارتی یکی از سازندگان مشعل ، میتوان مشعل مناسب را انتخاب کرد.

 

مشاوره و فروش مشعل 

 

با تشکر از اعتماد شما، فروشگاه اینترنتی بامین تهویه با ارائه ی تصاویر،اطلاعات فنی و مشخصات انواع مشعل را جهت مقایسه و خریدی مطمئن در اختیار مشتریان محترم قرار داده است.مشاورین شرکت بامین تهویه آماده ی پاسخ گویی به سوالات شما در جهت مشخصات فنی مشعل و سایر محصولات می باشد.
 

 بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات