آشنایی با تجهیزات مشعل گازسوز

در بسیاری از فرایندهای حرارتی و صنعتی، نیاز است تا انرژی به‌صورت کنترل‌شده و ایمن به‌کار گرفته شود. یکی از متداول‌ترین روش‌های تأمین انرژی گرمایی، استفاده از مشعل‌های گازسوز است. این مشعل‌ها به دلیل راندمان بالا، سادگی کاربری، آلایندگی کمتر و کنترل آسان، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف و حتی سیستم‌های گرمایشی خانگی دارند. اما برای رسیدن به حداکثر ایمنی و بهره‌وری، آشنایی با اجزا و نحوه عملکرد آن‌ها ضروری است.

مشعل گازسوز چیست؟

مشعل دستگاهی است که با استفاده از سوخت گاز (مانند گاز طبیعی، گاز مایع LPG و انواع سوخت‌های گازی فرآیندی) و هوای احتراق مورد نیاز، شعله‌ای پایدار و قابل کنترل تولید می‌کند تا گرما یا انرژی مورد نیاز سیستم‌ را تأمین کند. مشعل‌ها در سیستم‌های گرمایشی مانند بویلرها و کوره‌ها کاربرد دارند و بسته به نوع کاربرد، در اندازه‌ها و ظرفیت‌های مختلف طراحی می‌شوند. عملکرد بهینه مشعل‌ها نقش مهمی در کاهش مصرف سوخت، کاهش آلاینده‌ها و افزایش راندمان سیستم‌های حرارتی دارد.

تجهیزات مشعل گازسوز

مشعل گازسوز برای تأمین احتراق ایمن و کارآمد، از مجموعه‌ای از قطعات و زیرسیستم‌ها تشکیل شده است. تجهیزات مشعل گازسوز شامل بخش‌های الکتریکی، مکانیکی و کنترلی است که هر کدام وظیفه‌ای خاص بر عهده دارند و در تعامل با یکدیگر عمل می‌کنند. مشعل‌های گازسوز خود به دو نوع نازل میکس و پریمکس تقسیم بندی می‌شوند. در این مقاله به بررسی تجهیزات مشعل گازسوز از نوع نازل میکس پرداخته شده است.

در مقاله‌ای با عنوان “ آشنایی و بررسی مشعل‌های گازسوز” توضیحات جامع و کاملی درباره مشعل گازسوز ارائه شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر، مطالعه این مقاله پیشنهاد می‌شود.

سری احتراقی مشعل

سری احتراق یکی از مهم‌ترین تجهیزات مشعل گازسوز بوده که هوای احتراقی با عبور از آن، الگوی اغتشاشی همراه با گردابه‌هایی در جلوی مشعل ایجاد می‌کند. این اغتشاشات باعث بهبود اختلاط سوخت و هوا و افزایش پایداری شعله می‌شوند. طراحی دقیق سری احتراق، شامل نحوه پاشش سوخت، موقعیت نازل‌های گاز، و اجزایی مانند دیفیوزر یا سوئیرلر تأثیر مستقیمی بر اختلاط سوخت و هوا دارد.

در صورتی که سوخت و هوا به خوبی با یکدیگر مخلوط نشوند و مخلوط به صورت همگن نباشد باعث ایجاد نواحی با دمای بالا یا نواحی غنی از سوخت خواهد شد که به ترتیب باعث تشکیل ناکس و کربن مونوکسید می‌شود. بنابراین، طراحی صحیح سری احتراق نقش کلیدی در کاهش آلاینده‌ها، افزایش پایداری شعله و بهبود عملکرد کلی مشعل دارد.

سیستم هوادهی مشعل

یکی دیگر از تجهیزات مشعل گازسوز سیستم هوادهی مشعل است که وظیفه آن، تامین هوای احتراقی موردنیاز مشعل است. سیستم هوادهی در مشعل‌ها به دو دسته کلی تقسیم می‌شود:هوادهی طبیعی و هوادهی اجباری.

هوادهی طبیعی

در این روش، هوای مورد نیاز احتراق بدون استفاده از تجهیزات مکانیکی و صرفاً بر اساس مکش طبیعی تأمین می‌شود. مکانیسم سیستم هوادهی طبیعی بر اساس نیروی شناوری و اختلاف چگالی بین گازهای داغ داخل محفظه احتراق و هوای محیط عمل می‌کند. در این فرآیند، چگالی کمتر گازهای گرم نسبت به هوای محیط باعث ایجاد مکش طبیعی هوا شده و جریان هوا را از پایین به بالا هدایت می‌کند.

این سیستم‌ها به دلیل عدم استفاده از تجهیزات مکانیکی از طراحی ساده‌ای برخوردار هستند ولی برای ایجاد مکش، محفظه احتراق در آن‌ها باید ارتفاع نسبتا زیادی داشته باشد. علاوه بر این، برای تنظیم میزان هوای احتراقی ورودی، از یک دمپر هوا استفاده می‌شود. سیستم هوادهی طبیعی یکی از رایج‌ترین سیستم‌های تأمین هوای احتراق در فایرهیترها است.

مشعل‌های سری RSun رادمن، یکی از بهترین گزینه‌ها برای استفاده در فایرهیترهای صنعتی هستند که هوای موردنیاز آن از طریق سیستم هوادهی طبیعی تامین می‌شود.

هوادهی اجباری

سیستم هوادهی اجباری از اجزایی مانند الکتروموتور، فن، دمپرهوای ورودی، سایلنسر و سندتراپ (دریچه شن‌گیر) تشکیل شده است. الکتروموتور فن وظیفه تأمین نیروی چرخشی لازم برای پروانه فن مشعل را بر عهده دارد. با به چرخش درآمدن پروانه، هوای احتراق به سمت مشعل دمیده شده و با ترکیب آن با سوخت گازی، فرآیند احتراق صورت می‌گیرد. در برخی از الکتروموتورها از اینورتر استفاده می‌شود. اینورتر امکان تنظیم سرعت چرخش موتور را فراهم می‌کند تا میزان هوادهی مشعل بر اساس نیازهای مختلف به‌طور دقیق تنظیم شود.

در ورودی فن از دمپر هوا استفاده می‌شود که از چند تیغه متحرک تشکیل شده و قابلیت باز و بسته شدن دارد. این دمپر وظیفه تنظیم جریان هوای ورودی به مشعل را بر عهده دارد و از این طریق نسبت سوخت و هوا را در فرآیند احتراق بهینه می‌کند.

سایلنسر و سند ترپ اجزای جانبی سیستم هوادهی مشعل هستند که نقش مهمی در بهبود عملکرد آن دارند. سایلنسر وظیفه کاهش صدای ناشی از جریان هوا را بر عهده دارد. سند ترپ با فیلتر کردن گرد وغبار و ذرات معلق، از ورود آلودگی‌ها به سیستم هوادهی جلوگیری کرده و از تجهیزات داخلی مشعل در برابر آسیب محافظت می‌کند.

در مشعل‌های پریمیکس از فیلتر هوا برای جلوگیری از ورود گرد و غبار و ذرات معلق به سیستم هوادهی استفاده می‌شود. این فیلتر در ورودی فن قرار گرفته و به بهبود کیفیت احتراق و افزایش راندمان مشعل کمک می‌کند.

سیستم الکترونیک

سیستم الکترونیک یکی دیگر از تجهیزات مشعل گازسوز است که از دو بخش اصلی مدار قدرت و مدار فرمان تشکیل شده است. مدار قدرت شامل اجزایی مانند بی‌متال، کنتاکتور و کلیدها است که وظیفه قطع و وصل جریان را بر عهده دارند. مدار فرمان نیز از رله‌ها و کنترلرها تشکیل شده که وظیفه مدیریت مشعل و کنترل احتراق را بر عهده دارند. در این میان، کنترلر AutoFlame یکی از معروف‌ترین کنترلرها است که در مشعل‌های تولیدی گروه صنعتی رادمن از آن استفاده می‌شود.

سیستم کنترل مشعل

سیستم کنترل در تجهیزات مشعل گازسوز مجموعه‌ای از تجهیزات و مدارهای الکترونیکی و مکانیکی است که وظیفه پایش، تنظیم و ایمن‌سازی فرآیند احتراق را بر عهده دارد. این سیستم کنترل دقیق تأمین سوخت و هوا، نظارت بر شعله و جلوگیری از عملکرد نادرست مشعل را تضمین می‌کند. رله‌ها ، کنترلرها، اکچواتورهای هوا و سوخت، تجهیزات مربوط به تشخیص شعله و سوئیچ‌ها از اجزای سیستم کنترل و فرمان مشعل هستند.

در سیستم‌های کنترل قدیمی‌تر، از رله‌ها برای مدیریت عملکرد مشعل استفاده می‌شد. این رله‌ها تنها قادر به خاموش و روشن کردن مشعل بودند و امکان کنترل مدولار (تنظیم پیوسته توان خروجی مشعل) را فراهم نمی‌کردند. در مقابل، مشعل‌های جدید از سیستم‌های کنترل پیشرفته مانند AutoFlame بهره می‌برند.

این سیستم‌ها با تنظیم دقیق میزان هوا و سوخت، امکان عملکرد پیوسته و مدولار مشعل را فراهم کرده و بهینه‌سازی مصرف انرژی، افزایش راندمان احتراق و کاهش آلاینده‌ها را امکان‌پذیر می‌سازند. کنترلر هوشمند AutoFlame Mk8 M.M با کنترل همزمان بویلر و مشعل، می‌تواند تمامی پارامترهای مهم را به صورت همزمان کنترل نماید.

اکچواتور هوا و سوخت

اکچواتور هوا یا سوخت، یکی از تجهیزات مشعل گازسوز است که دریچه یا شیر هوا و گاز را به‌صورت مکانیکی، پنوماتیکی یا الکترونیکی باز و بسته می‌کند. در مشعل‌های مدرن، اکچواتورها معمولا به صورت الکتریکی می‌باشند و فرمان خود را از کنترلر مشعل دریافت می‌کنند. به کمک اکچواتور، میزان هوای احتراقی و سوخت ورودی به مشعل، بسته به ظرفیت آن تنظیم می‌شود. اکچواتورها می‌توانند برای شیر تدریجی گاز یا دمپر هوا به کار روند.

سنسور تشخیص شعله

یکی دیگر از تجهیزات مشعل گازسوز سنسور تشخیص شعله است که وجود یا عدم وجود شعله را پایش کرده و در صورت خاموش شدن یا عدم تشکیل آن، فرمان قطع سوخت را به کنترلر مشعل ارسال می‌کند. این سنسورها بسته به طراحی و نیاز سیستم در انواع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این سنسورها می تواند به صورت مادون قرمز (IR) و ماورای بنفش (UV) باشند. این سنسورها با اندازه‌گیری طول موج تابشی، حضور شعله را شناسایی کرده و عملکرد ایمن مشعل را تضمین می‌کنند. سنسورهای اتوفلیم از محبوب‌ترین و پرکاربردترین حسگرهای تشخیص شعله هستند که در مشعل‌های رادمن نیز به کار گرفته می‌شوند.

نوع دیگری از سنسورهای تشخیص شعله، سنسورهای تشخیص شعله فرکانسی هستند که با تحلیل فرکانس نوسانات شعله، حضور آن را شناسایی کرده و به سیستم کنترل مشعل گزارش می‌دهند. از این بین می‌توان به سنسور تشخیص شعله Durag اشاره کرد.

نوع دیگری از سنسورهای تشخیص شعله، سنسور تشخیص شعله یونی یا میله یونیزاسیون است که با یونیزاسیون شدن گازهای اطراف شعله، حضور آن را شناسایی کرده و به سیستم کنترل مشعل گزارش می‌دهد.

سیستم جرقه‌زنی

در تجهیزات مشعل گازسوز سیستمی است با وجود آن انرژی اولیه برای احتراق از طریق ایجاد جرقه تامین می‌شود. این روش معمولاً در مشعل‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا میزان انرژی مورد نیاز برای آغاز احتراق در آن‌ها کمتر است. در مشعل‌های بزرگ‌تر که به انرژی اولیه بیشتری برای شروع احتراق نیاز دارند، از پایلوت برنر استفاده می‌شود. پایلوت برنر یک مشعل کوچک مستقل است که به‌عنوان منبع اولیه اشتعال عمل کرده و شعله آن، سوخت اصلی را مشتعل می‌کند. از اجزای مهم سیستم جرقه‌زنی می‌توان به الکترود جرقه‌زن و ترانس جرقه‌زن اشاره کرد.

الکترود جرقه‌زن

الکترود جرقه‌زن قطعه‌ای فلزی است که با دریافت ولتاژ بالا از ترانس جرقه، قوس الکتریکی ایجاد کرده و مخلوط گاز و هوا را مشتعل می‌کند. این الکترود که در نزدیکی مسیر گاز قرار دارد، بسته به طراحی مشعل در اشکال و طول‌های مختلف ساخته می‌شود و با مقاومت بالا در برابر حرارت و خوردگی، فاصله دقیق برای جرقه‌زنی مؤثر و امکان تنظیم موقعیت جهت بهبود عملکرد، به کار می‌رود.

ترانس جرقه

ترانس جرقه با تبدیل برق ورودی معمولی (۱۱۰ یا ۲۲۰ ولت) به ولتاژ بسیار بالا، جرقه لازم برای اشتعال مخلوط هوا و گاز را ایجاد می‌کند. انواع ترانس جرقه را می‌توان بر اساس مقدار ولتاژ خروجی یا توان آن‌ها دسته‌بندی کرد. برخی ترانس‌ها ولتاژ خروجی بالاتر ولی جریان پایین‌تری دارند و برخی دیگر متناسب با مشعل‌های کوچک یا بزرگ طراحی شده‌اند. از ویژگی مهم ترانس جرقه‌زن می‌توان به عایق‌بندی قوی در برابر ولتاژ بالا اشاره کرد.

پرشر سوئیچ

پرشر سوئیچ دستگاهی است که وظیفه نظارت بر میزان فشار هوا در مشعل‌های دمنده‌دار یا فشار گاز در خطوط سوخت را بر عهده دارد. هنگامی که فشار به مقدار تنظیم‌شده برسد یا از آن پایین‌تر رود، کنتاکت داخلی پرشر سوئیچ فعال می‌شود و سیگنال مناسب را به کنترل مشعل ارسال می‌کند تا در صورت فشار نامناسب، از کارکرد مشعل جلوگیری شود.

پرشر سوئیچ‌ها به دو نوع کلی تقسیم می‌شوند: پرشر سوئیچ هوا و پرشر سوئیچ گاز. پرشر سوئیچ هوا برای اندازه‌گیری فشار هوای فن استفاده می‌شود، در حالی که پرشر سوئیچ گاز فشار گاز ورودی را سنجیده و در صورت نامناسب بودن آن، فرمان خاموشی مشعل را صادر می‌کند.یکی از رایج‌ترین پرشر سوییچ‌ها، پرشر سوییچ dungs بوده که در مشعل‌های رادمن از آن استفاده می‌شود.

خط گاز مشعل

یکی دیگر از مهم‌ترین تجهیزات مشعل گازسوز، خط گاز است که وظیفه انتقال گاز با فشار و دبی مناسب از منبع تأمین به مشعل را بر عهده دارد. اجزای خط گاز به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که انتقال گاز به‌صورت ایمن، کارآمد و مطابق با استانداردهای فنی و ایمنی انجام شود. هرگونه نوسان در فشار یا تأخیر در تأمین سوخت می‌تواند منجر به اختلال در عملکرد مشعل گردد.

برای آشنایی بیشتر با خط گاز و انتخاب درست آن میتوانید مقاله “ راهنمای جامع برای انتخاب خط گاز مشعل صنعتی ” را مطالعه نمایید.

بسته به نوع مشعل، ممکن است نیاز به رعایت استانداردهای خاصی مانند استاندارد ملی 7595 (ترجمه BS-EN 676)، NFPA 85  و ASME B31.8 برای طراحی و نصب خط گاز باشد تا عملکرد ایمن و پایدار سیستم تأمین شود. اجزای خط گاز مشعل عبارتند از:

شیر قطع کننده با عملکرد دستی: این شیر در ابتدای خط گاز قرار گرفته و برای جداسازی مشعل در نظر گرفته می‌شود. مشعل­‌ها باید به چنین شیرهای قطع دستی مجهز باشند.

فیلتر گاز: فیلترگاز برای حذف ذرات معلق و ناخالصی‌ها از جریان گاز به­‌منظور جلوگیری از آسیب به تجهیزات استفاده می‌شود. فیلتر گاز معمولا قبل از رگولاتور فشار نصب می‌شوند.

مانومتر گاز: از مانومترهای گاز برای نظارت بر فشار خط گاز استفاده می‌شود.

رگولاتور فشارگاز: تجهیزی است که از آن برای کاهش فشار خط گاز به مقدار مورد نیاز مشعل استفاده می‌شود. همچنین رگولاتورها نوسانات فشار گاز را گرفته و باعث ثابت نگه ‌داشتن فشار ورودی به مشعل می‌شود.

شیر اطمینان: شیر اطمینان معمولا بعد از رگولاتور فشار گاز نصب شده و وظیفه آن تخلیه گاز اضافی ناشی از افزایش ناگهانی فشار است.

شیر ایمنی:‌ شیر ایمنی گاز تجهیزی است که اجازه عبور گاز را تنها در صورت دریافت سیگنال مثبت از کنترل مشعل صادر می‌کند. اگر سنسور تشخیص شعله، خاموش بودن شعله را گزارش کند یا هر خطری مانند افت فشار یا اضافه فشار رخ دهد، این شیر به‌صورت خودکار بسته شده و جریان گاز قطع می‌شود..

شیر اصلی: شیر تدریجی گاز یا شیر اصلی تجهیزی است که برای تنظیم تدریجی میزان گاز ورودی به مشعل از آن استفاده می‌شود. این شیر به‌صورت مرحله‌ای یا پیوسته باز و بسته می‌شود و میزان گاز ورودی را مطابق با توان مورد نیاز مشعل تنظیم می‌کند.

اهمیت انتخاب و تنظیم درست تجهیزات مشعل گازسوز

مشعل‌های گازسوز به‌عنوان یکی از مهم‌ترین تجهیزات در فرآیندهای حرارتی و صنعتی، نقش کلیدی در تأمین انرژی گرمایی به‌صورت کنترل‌شده و ایمن ایفا می‌کنند. این مشعل‌ها با بهره‌گیری از طراحی‌های پیشرفته و استفاده از اجزای دقیق و کارآمد، امکان دستیابی به راندمان بالا، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلاینده‌های محیطی را فراهم می‌کنند.

مهم‌ترین تجهیزات مشعل گازسوز، از جمله سیستم‌های هوادهی، کنترل الکترونیک، جرقه‌زنی، تشخیص شعله و خط گاز، هر یک به‌طور هماهنگ عمل کرده تا فرآیند احتراق به‌صورت ایمن و بهینه انجام شود.انتخاب و تنظیم صحیح تجهیزات مشعل گازسوز، همراه با نگهداری دوره‌ای، نه‌تنها عملکرد مشعل را بهبود می‌بخشد، بلکه از بروز مشکلات احتمالی و خطرات ایمنی نیز جلوگیری می‌کند.

مشعل‌های گازسوز رادمن با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های روز و سیستم‌های کنترل پیشرفته مانند AutoFlame، گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایع مختلف و سیستم‌های گرمایشی محسوب می‌شوند. در نهایت، آشنایی با نحوه عملکرد و تجهیزات مشعل گازسوز، به‌ویژه در محیط‌های صنعتی، برای دستیابی به حداکثر بهره‌وری و ایمنی ضروری است.