اجزای مشعل گازوئیل‌سوز

مشعل یکی از تجهیزات اصلی سیستم کنترل احتراق است که گرمای مورد نیازِ دیگ را برای تبدیل آب به بخار فراهم می‌کند و باید با کم‌ترین هوای اضافی ممکن به بالاترین میزان بهره‌وری دست یابد. وظیفه‌ی مشعل در سیستم گرمایشی به شرح زیر است:

1. رساندنِ سوخت به محفظه‌ی احتراق
2. رساندنِ هوا به محفظه‌ی احتراق
3. مخلوط کردنِ سوخت و هوا
4. شعله‌ور کردن و سوزاندنِ مخلوطِ سوخت و هوا
5. حذفِ محصولات حاصله از احتراق (دی‌اکسید کربن، بخار آب، نیتروژن و اکسیژن اضافی)

عملکرد مشعل

تشکیلِ مثلث احتراق در مشعل لازمه‌ی تبادل انرژی است. سه جزءِ سوخت، اکسیژن و جرقه این مثلث را شکل می‌دهند. وظیفه‌ی پمپِ مشعل، سوخت‌رسانی به محفظه‌ی احتراق و اتُمایز کردنِ سوختِ موجود در آن است تا سوخت، هوا و جرقه (اجزای مثلث احتراق)، در محفظه مخلوط شده و «شعله» ایجاد کنند. احتراقِ کامل فقط به‌شرطِ اکسید شدنِ همه‌ی عناصر قابلِ احتراقِ سوخت رخ می‌دهد. با این وجود، در نتیجه‌ی احتراق کامل، گازهایی مانند دی‌اکسید کربن، بخار آب، نیتروژن و اکسیژن اضافی تولید می‌شوند. مقدار دی‌اکسید کربن و نیتروژنِ حاصله از احتراق تا حد زیادی به نوع طراحی و سوختِ مصرفیِ مشعل وابسته است.

انواع مشعل بر مبنای نوع سوختِ مصرفی

مشعل‌ها بر مبنای نوعِ سوختِ مصرفی (گاز طبیعی، گازوئیل، مازوت و پروپان)، تولید و عرضه می‌شوند. عواملی مانند میزان بهره‌وریِ سوخت موردنظر، در دسترس بودن، قیمت تمام شده‌ی آن در محل پروژه، استانداردهای زیست‌محیطی محل اجرای پروژه و حداکثر میزان مجازِ آلاینده‌های تولیدشده در جریان احتراق، بر انتخابِ نوع سوخت مصرفیِ مشعل تأثیر می‌گذارند. میزان بهره‌وری حرارتیِ مشعل با توجه به نوع سوخت مصرفیِ آن (به ترتیب گاز، گازوئیل و مازوت) مشخص می‌شود.

1. مشعل گازسوز (GAS BURNERS)
2. مشعل گازوئیل سوز (LIGHT OIL BURNERS)
3. مشعل دوگانه سوز (DUAL BURNERS)
4. مشعل مازوت‌سوز (HEAVY OIL BURNERS)

مشعل گازوئیل سوز

شعله‌ی مشعل گازوئیل‌سوز، در نتیجه‌ی ترکیبِ هوا و گازوئیل با یک‌دیگر و تولید جرقه توسط ترانسِ جرقه‌زن، به‌وجود می‌آید و به این‌صورت گرمای موردنیاز دیگ یا هیتر تأمین می‌شود. الکتروموتورِ مشعلِ گازوئیلی ضمنِ به حرکت درآوردنِ فنِ سانتریفیوژ و تأمین هوای مورد نیاز برای ایجاد شعله در محفظه‌ی احتراق، مسئولیتِ به گردش درآوردنِ شفت پمپ گازوئیل و انتقال سوخت را نیز برعهده دارد.

اجزای مشعل گازوئیل‌سوز

اجزای سیستم تأمین هوای احتراق و سیستم تولید و انتقال جرقه‌ی مشعل گازوئیلی و مشعل گازسوز کاملاً یکسانند، اما اجزای سیستم سوخت‌رسانی و سیستم کنترل این مشعل‌ها با هم متفاوتند. رله‌ی الکترونیکی، الکتروموتور و ونتیلاتور (فن)، ترانس جرقه‌زن و الکترود جرقه، پمپ گازوئیل، چشم الکترونیکی (فوتوسِل) و شیربرقی تعدادی از قطعاتِ تشکیل‌دهنده‌ی مشعل گازوئیل‌سوز هستند. در ادامه این قطعات را به اختصار معرفی می‌کنیم:

• بدنه‌ی مشعل: تمام قطعات مکانیکی و الکترونیکی روی بدنه سوار می‌شوند.

• رله‌ی کنترلی یا الکترونیکی: این قطعه در واقع مغز مشعل و یک کنترل‌گرِ نیمه هوشمند تجهیزات است، از تعدادی قطعه و دو برد الکترونیکی تشکیل شده و بر اساس برنامه‌ای مشخص، تمام قطعات موجود در مشعل را کنترل می‌کند. هر کدام از قطعات مشعل به یکی از پایه‌های رله متصل است و دستورات قطع و وصل یا هرگونه تغییر در عملکرد قطعه به‌وسیله‌ی همین اتصال به قطعه فرستاده می‌شود. نظارت بر برقراری شعله بر عهده‌ی میله‌ی یونیزاسیون است؛ الکترون‌های شعله را جذب کرده و توسط وایر جرقه به پایه‌ی 2 وصل می‌شود. رله در صورت بروز هر مشکلی در جریان جرقه زدن یا روشن باقی ماندنِ شعله، مشعل را خاموش می کند و مانع بروز حادثه می‌شود.

• پیش از اتصال کلید تابلو برق، از سالم بودنِ سیم‌کشی ِ آن مطمئن شوید. بروز هرگونه نقصی در سیم‌کشیِ تابلو برق به بروز خطا در عملکرد مشعل و آسیب دیدنِ آن می‌انجامد و ایمنی مجموعه را تهدید می‌کند. مطمئن شوید که هیچ مانعی در برابر فوتوسِل وجود ندارد. در غیر این صورت کار مشعل با مشکل مواجه خواهد شد. سرسیمِ همه‌ی تجهیزات الکترونیکیِ مشعل وارد پایه‌ی رله شده و براساس شماره‌های تعیین‌شده، روی برد رله نصب می‌شوند.

• الکتروموتور: نوعی موتور الکتریکی است که انرژی لازم را برای به حرکت درآمدنِ تعدادی از قطعات مشعل، نظیر فن (ونتیلاتور) و پمپ گازوئیل تأمین می‌کند. انرژی تولیدشده برای حرکت الکتروموتور مشعل گازوئیلی، به‌وسیله‌ی قطعه‌ای به نام کوپلینگ به پمپ منتقل می‌شود. الکتروموتور مشعل گازوئیلی حدوداً 15 ثانیه زودتر از دیگر قطعات روشن شده و کار می‌کند. همین فعالیت چند ثانیه‌ای، باعث می‌شود گازهایی که احتمالاً از فعالیت مشعل در محفظه‌ی احتراق باقی‌مانده و اصطلاحاً در آن گیر کرده‌اند، تخلیه شده و خطر انفجار ناگهانی از بین برود. الکتروموتورهای مورد استفاده در مشعل گازوئیلی، با توجه به حجم سیستم گرمایشی و میزان سوخت و برق مصرفی آن، تعیین ظرفیت می‌شوند. یک خازن در کنار دو ردیف سیم‌پیچِ الکتروموتور قرار گرفته و جریان برق موردنیاز را برای استارت زدنِ آن تأمین می‌کند.

• ونتیلاتور یا فن: بلوور، انرژی حرکتیِ تولیدشده توسط الکتروموتور را به فن منتقل می‌کند و باعث حرکتِ آن می‌شود؛ ذراتِ هوای بین پره‌ها نیز، در اثر نیروی گریز از مرکز با سرعت زیادی می‌چرخند و به بیرون از فن پرتاب می‌شوند؛ پس از آن، هوا با عبور از محفظه‌ی حلزونی به‌سمت محفظه‌ی احتراق هدایت می‌شود.

• ترانسفورماتور یا ترانس جرقه‌زن: وظیفه‌ی ترانس جرقه‌زن افزایش دادنِ جریان 220 ولت برقِ ورودی به 1000 تا 1500 ولت در خروجی است. در واقع ترانس جرقه‌زن نوعی افزاینده‌ی ولتاژ است. دو الکترود جرقه‌زن در ترانس قرار گرفته و ولتاژ تولیدیِ ترانس را برای تولید جرقه (در فرآیند احتراق) متمرکز می‌کنند. این دو الکترود هم‌چنین، با برقرار کردن جریانی در حدود 10000 ولت بین دو سرِ خود، قوس الکتریکی تولید می‌کنند. الکترود جرقه، میله‌ای از جنس فولاد ضدزنگ است که با یک لایه عایق سرامیکی یا چینی پوشیده شده. الکترودها نباید با هیچ‌یک از دیگر قطعات فلزی تماس داشته باشند. آن‌ها باید در فاصله‌ی 3 تا 5 میلی‌متری هم‌دیگر نصب شوند. وایرهای جرقه‌زن ولتاژ خروجی از ترانس را به الکترودها منتقل می‌کنند، این وایرها فلزی هستند و با روکش فلزی نرم و مقاوم عایق شده‌اند. ترانس جرقه‌زن نیز مانند الکتروموتور، 15 ثانیه پیش از راه‌اندازی رله روشن می‌شود؛ سپس، رله برق را به شیربرقی اول رسانده و مسیر عبور گازوئیل به سمت نازل را باز می‌کند؛ شعله تشکیل شده، نور ناشی از آن به فوتوسِل می‌رسد و مشعل حرارتِ لازم را برای سیستم گرمایشی تولید می‌کند. اگر تا ۱۰ ثانیه پس از ورودِ مخلوط سوخت و هوا به محفظه‌ی احتراق و ایجاد جرقه توسط ترانس جرقه‌زن شعله تشکیل نشود و فتوسِل نور آن را تشخیص ندهد، ترانس ظرف ۱۸ ثانیه از مدار خارج می‌شود.

• شعله‌پوش: الکترودهای جرقه و نازل با قرار گرفتن در شعله‌پوش از آسیب‌دیدگی در امان می‌مانند. این قطعه سوخت و هوا را در مسیری مشخص به اتاقک احتراق هدایت می‌کند.

• دمپر هوا: دمپر روی بدنه، در مسیر ورود ی هوا به محفظه‌ی احتراق قرارگرفته و مقدار هوای موردنیاز جهت تشکیل شعله را به‌صورت دستی یا اتوماتیک تنظیم می‌کند.

• پمپ گازوئیل: پمپ گازوئیل سوخت موردنیاز مشعل برای تکمیل مثلث احتراق و ایجاد شعله را تأمین می‌کند. این پمپ از منبع ذخیره‌ی سوخت و اجزای سوخت‌رسان (فیلتر استکانی در مسیر ورودی گازوئیل، شلنگ‌های انتقال سوخت) تشکیل شده است. به‌منظور حفظ قوانین و رعایت اصول ایمنی، بهتر است منبع سوخت پمپ، جایی خارج از موتورخانه نصب شود. البته در شرایطی که با توجه به محل قرارگیری موتورخانه یا شرایط ساختمان، این امر میسر نباشد، می‌توان منبع ذخیره‌ی سوخت پمپ را در موتورخانه و دورترین نقطه از شعله‌ی مشعل نصب کرد. هم‌چنین، برای اطمینان از عدم وقوع هر حادثه‌ای بهتر است بین مخزن و باقی قطعات، یک دیوار (یا تیغه‌ی نازک) ساخته شود.

• پمپِ مشعل، سوخت (گازوئیل) را از مخزن می‌مکد، گازوئیل ضمن عبور از یک صافی استکانی که روی لوله‌ی تغذیه نصب شده، ناخالصی‌هایش را از دست می‌دهد، وارد پمپ دوّار شده و آن‌جا متراکم می‌شود؛ گازوئیلِ متراکم از پرشرسوئیچ یا شیر کنترل فشار عبور کرده، با فشار مناسبی به محفظه‌ی احتراق فرستاده می‌شود و توسط نازل به محفظه‌ی احتراق اسپری می‌شود. پس از خاموش شدنِ مشعل، ولو سلنوئیدی پمپ که در حالت عادی بسته است، باز شده و تمام سوختی را که در محفظه‌ی احتراق و مسیرِ سوخت‌رسانی جریان دارد، مکیده و به مخزن بازمی‌گرداند. نازل هم که سوخت را به داخل محفظه‌ی احتراق اسپری می‌کند و در حالت عادی باز است، خاموش و بسته می‌شود.

• چشم الکترونیکی یا فوتوسِل: نوعی مقاومت الکتریکیِ حساس به نور است؛ با رؤیت شعله‌ی مشعل از درستی یا نادرستیِ عملکرد آن آگاه می‌شود. اگر به هر دلیلی فوتوسل قادر به دیدنِ شعله نباشد، پیامی مبنی بر خاموش شدن شعله به رله می‌فرستد و رله نیز، مشعل را خاموش می‌کند. فوتوسل داخل یک کپسول شیشه‌ای قرار دارد که روی بدنه‌ی مشعل قرار دارد. این قطعه از نوعی آلیاژ نیمه رسانا ساخته شده است.

• سلونوئید ولو یا شیر برقی: شیر برقی معمولاً در مسیر لوله‌های سوخت‌رسان و پس از پمپ گازوئیل به سمت نازل نصب شده، جریان سوخت به نازل را کنترل می‌کند. این قطعه علاوه‌بر کنترل حجم سوخت ورودی به سیستم، هنگام خاموشیِ مشعل، مانع از نشت سوخت به محفظه‌ی احتراق می‌شود.

• نازل: نازل مشعل گازوئیلی، سوختِ تصفیه‌شده را پودر کرده، با فشار، جهت و زاویه‌ی مشخص به داخل محفظه‌ی احتراق اسپری می‌کند. ظرفیت نازل مشعل با مقیاس‌هایی نظیر گالن، کیلوگرم یا لیتر بر ساعت سنجیده و روی آن حک می‌شود. اگر روی یک نازل واحد سنجش ظرفیت آن حک نشده باشد، یعنی ظرفیت آن برحسب گالن بر ساعت سنجیده شده است. این مشخصات معمولاً در بخش تحتانیِ بدنه‌ی نازل حک می‌شوند. نازل از دو قطعه‌ی اصلی تشکیل شده:

1. فیلتر یا صافی: مانع گرفتگیِ خروجیِ بسیار باریکِ نازل می‌شود.
2. قطعه‌ی مخروطی‌شکل: سوختِ متراکم‌شده‌ی مشعل با عبور از شیارهای این قطعه، وارد نازل می‌شود. حجمِ سوخت ورودی به محفظه‌ی احتراق تابعِ فشار پمپ و شکل قرارگیریِ شیارهای قطعه‌ی مخروطی است. طراحیِ این شیارها طوری‌ست که سوخت هنگام عبور از نازل، حالتِ دورانی پیدا کرده و به همان شکل وارد محفظه‌ی احتراق می‌شود.