مشعل (تورچ) چیست؟
مشعل یا تورچ ابزاری است که با ترکیب دقیق هوا و سوخت در فضایی ایمن، انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی گرمایی تبدیل میکند. این فرآیند باعث تولید گرما و گازهای حاصل از احتراق میشود که به روشهای تابشی و جابهجایی به محیط اطراف منتقل میگردند. اصلیترین کاربرد مشعل، تأمین حرارت است؛ برای مثال در بویلرها (دیگهای بخار)، مشعل به عنوان موتور احتراق نقش حیاتی دارد. بسته به نوع دیگ، از مشعلهایی با ظرفیتهای مختلف استفاده میشود.
مشعلها انواع مختلفی دارند:
- گازسوز
- گازوئیلسوز
- مازوتسوز
- دوگانهسوز
- سهگانهسوز
همچنین از نظر ساختار به دو مدل جتی و روتاری تقسیم میشوند. انتخاب نوع مشعل به عوامل مختلفی مانند نوع دیگ، زاویه پاشش شعله و ظرفیت گرمایشی بستگی دارد.
نحوه عملکرد مشعل
مشعل از طریق پاشش سوخت (گاز یا مایع) و ایجاد جرقه، شعله تولید کرده و آن را وارد کوره میکند. این فرآیند توسط مجموعهای از کنترلکنندهها مانند ترموستات و حسگرهای نوری یا دود کنترل میشود تا عملکرد ایمن و دقیق حاصل گردد.
سیستم مشعل شامل این اجزاست:
- تأمین و ترکیب سوخت و هوا
- ایجاد جرقه و نگهداری آن
- کنترل نسبت سوخت به هوا
- تخلیه محصولات احتراق از محفظه
انواع مشعلها
بر اساس ویژگیهای مختلف تقسیم میشوند:
- نوع سوخت (گاز، گازوئیل، مازوت)
- روش احتراق (جرقه یا شعله پایدار)
- ظرفیت کاری (کوچک تا صنعتی)
- نوع کاربرد (خانگی، صنعتی)
- شکل شعله (پروفیل شعله)
مشعل گازسوز
در این نوع مشعل، گاز طبیعی از فیلتر عبور کرده و با هوای احتراق ترکیب میشود. سوخت و هوا توسط شیرهای برقی و دمپرها کنترل میشوند. در صورت بههم خوردن فشار یا دبی، سنسورها فعال شده و مشعل خاموش میشود. احتراق توسط جرقهزن یا شمعک انجام میگیرد.
میله یونیزاسیون برای نظارت بر وجود شعله استفاده میشود و در صورت خاموش شدن شعله، رله کنترلکننده فرمان توقف مشعل را صادر میکند.
مشعلهای دوگانهسوز
این مشعلها میتوانند با سوخت مایع (مانند گازوئیل) نیز کار کنند. در این حالت، ابتدا سوخت اتمیزه (پودر) شده، سپس با هوا ترکیب و محترق میشود. اتمیزهسازی باعث افزایش سطح تماس سوخت با هوا و بهبود کیفیت احتراق میشود.
انواع مشعل مایعسوز از نظر روش اتمیزهسازی:
- مشعل جت فشاری: سوخت با فشار از نازل عبور کرده و پودر میشود.
- مزایا: عملکرد مطمئن، هزینه تعمیر پایین
- معایب: حساس به فشار و ویسکوزیته، مناسب برای کاربردهای کوچک
- مشعل هوا/بخار اتمی شده: هوا یا بخار فشرده با سوخت ترکیب میشود.
- مزایا: مناسب برای سوخت با کیفیت متغیر، نیاز به فشار پایین
- معایب: هزینه بالا، نیاز به منبع هوای فشرده یا بخار
- مشعل روتاری کاپ: سوخت وارد یک محفظه چرخان شده و با نیروی گریز از مرکز اتمیزه میشود.
- مزایا: عملکرد پایدار
- معایب: قیمت بالا، نیازمند تنظیم دقیق
- مشعل با هوای فشار پایین: هوا با سرعت بالا وارد شده و سوخت را به صورت قطرات پخش میکند.
- مزایا: مصرف بالا، هزینه اولیه کم
- معایب: اتمیزهسازی ضعیفتر نسبت به روشهای دیگر
اجزای مهم مشعل گازسوز و عملکرد آنها
- شیر دستی گاز: قطع کامل گاز برای ایمنی و نگهداری
- فیلتر گاز: جلوگیری از ورود ذرات به تجهیزات
- شیر برقی: قطع و وصل خودکار گاز با برق
- ترانس جرقه: تبدیل ولتاژ پایین به ولتاژ بالا جهت جرقهزنی
- الکترود جرقهزن: ایجاد جرقه با ولتاژ بالا
- سنسور شعله (شعلهبین): بررسی وجود شعله برای ایمنی
- رله مشعل: کنترل مرکزی فرمانها و شرایط ایمنی
- پرشر سوئیچ: کنترل فشار گاز و هوا
- فن و الکتروموتور: تأمین هوای لازم برای احتراق
- دمپر تنظیم هوا: کنترل میزان هوای ورودی
- شعلهپخشکن: یکنواختسازی شعله و جلوگیری از نوسان آن
- نشتیاب: بررسی سلامت شیرهای برقی از نظر نشتی
انتخاب مشعل مناسب
برای انتخاب مشعل، باید به توان حرارتی آن توجه کرد که به صورت حداقل و حداکثر در مشخصات فنی سازنده آمده است. در ارتفاعات بالا (به ازای هر ۱۰۰۰ متر بالاتر از سطح دریا)، باید حدود ۱۳٪ به توان مشعل اضافه شود تا افت فشار جبران شود.
دودکش و نقش آن
دودکشها برای تخلیه گازهای حاصل از احتراق به بیرون و کمک به مکش طبیعی در کورهها استفاده میشوند. این گازها چگالی کمتری از هوای محیط دارند و به بالا حرکت میکنند.
انواع دودکش:
- ساختهشده در کارخانه: مطابق استاندارد و از پیشساخته
- ساختهشده از مصالح ساختمانی: مانند آجر یا بتن، برای فضاهای کوچک
- دودکش فلزی پیشساخته:
این نوع دودکش از لولههای فلزی مقاوم در برابر حرارت ساخته شده و به صورت پیشساخته در کارخانه تولید میشود. معمولاً از فولاد ضدزنگ یا گالوانیزه ساخته شدهاند و برای نصب آسان و سریع در تأسیسات صنعتی و ساختمانی مناسب هستند. این دودکشها دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و حرارت بوده و برای سیستمهای احتراقی با راندمان بالا گزینهای ایدهآل بهشمار میروند.
نکات مهم در نصب و بهرهبرداری از دودکش:
قطر مناسب: قطر دودکش باید با ظرفیت حرارتی مشعل و میزان تولید گازهای حاصل از احتراق متناسب باشد. قطر نامناسب میتواند باعث کاهش راندمان یا برگشت دود به داخل محفظه شود.
ارتفاع کافی: هرچه ارتفاع دودکش بیشتر باشد، مکش طبیعی آن بیشتر خواهد بود. بهطور معمول، باید حداقل ۳ متر از آخرین نقطه خروجی دستگاه ارتفاع داشته باشد.
عایقکاری مناسب: برای جلوگیری از سرد شدن دود و تشکیل قطرات آب (کندانس)، دودکش باید عایقکاری شده و حرارت داخل آن حفظ شود.
عدم وجود موانع در مسیر: مسیر دودکش باید صاف، مستقیم و بدون شکستگیهای شدید باشد تا گازهای احتراق بدون اختلال خارج شوند.
تهویه مناسب فضا: در محل نصب مشعل، باید جریان مناسب هوا وجود داشته باشد تا احتراق کامل انجام شود و گازهای سمی مانند CO به حداقل برسند.
جمعبندی:
مشعلها نقش کلیدی در فرآیندهای گرمایشی صنعتی و ساختمانی ایفا میکنند و با انواع سوختها سازگار هستند. انتخاب و راهاندازی صحیح مشعل، کنترل دقیق فرایند احتراق، استفاده از تجهیزات ایمنی مانند شیرهای برقی، سنسورها و رلهها، و نهایتاً طراحی درست سیستم دودکش، از جمله عواملی هستند که در افزایش راندمان، کاهش مصرف سوخت و حفظ ایمنی تأثیرگذارند.
درک کامل از عملکرد اجزای مشعل و نگهداری منظم آن، ضامن کارکرد بهینه و پایدار سیستم حرارتی در بلندمدت خواهد بود.