مشعل صنعتی و انواع کاربردی آن

انتخاب مشعل به‎‌عنوان قلب تپنده بویلر از اهمیت خاصی برخوردار است. مشعل وسیله‌ای است که انرژی حرارتی انواع دیگ، هیتر (Heater) و پکیج‌های گرمایشی را فراهم می‌کند. اساس کار مشعل‌ها بدین صورت است که با استفاده از سوخت مصرفی و ترکیب با هوا انرژی حرارتی مورد نیاز بویلر را تأمین می‌کند. بنابراین بایستی با دقت بررسی و انتخاب گردد زیرا راندمان بویلر ارتباط مستقیم با نوع مشعل صنعتی دارد. در انتخاب مشعل بایستی به نوع سوخت مصرفی و همچنین ظرفیت دیگ توجه ویژه داشت و مدل مناسب را انتخاب نمود. همچنین مشعل‌های مورد استفاده در صنعت و قیمت مشعل نیز از مواردی است که در این مقاله به دما به مشعل و انواع آن می‌پردازیم.

مشعل چیست؟

مشعل صنعتی برای ایجاد شعله‌های قوی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مشعل‌ها معمولاً از گاز یا سوخت‌های مایع مانند نفت، گازوئیل یا گاز طبیعی برای ایجاد شعله استفاده می‌کنند. آن‌ها معمولاً در صنایعی مانند نفت و گاز، شیمیایی، فولاد، آلومینیوم و سایر صنایع استفاده می‌شوند.

برای ایجاد شعله مشعل‌های صنعتی به سه عامل اصلی نیازمندیم: هوا، سوخت و اشتعال. اگر یکی از این عوامل وجود نداشته باشد، شعله تشکیل نمی‌شود. تأمین هوا در انواع مختلف مشعل‌ها می‌تواند به‌صورت طبیعی یا اجباری باشد. این سه عامل اساسی برای ایجاد شعله قوی و پایدار در مشعل‌های صنعتی بسیار اهمیت دارند و تنظیم مناسب آن‌ها می‌تواند به بهبود عملکرد و کارایی مشعل‌ها کمک کند.

انرژی حرارتی در مشعل صنعتی با ترکیب هوا و سوخت و ایجاد شعله تولید می‌‌شود. این انرژی می‌تواند برای گرمایش، تقطیر، ذوب فلزات، واکنش‌های شیمیایی و دیگر فرآیندهای صنعتی استفاده شود. مشعل‌ های صنعتی براساس نوع سوخت، نوع مخلوط کردن هوا و سوخت، نوع فعالیت، سرعت شعله و تأمین هوا دسته‌بندی می‌شوند. مشعل گازی، مشعل گازوئیلی، مشعل مازوت سوز، مشعل دوگانه سوز و مشعل چندگانه سوز از انواع مشعل‌های صنعتی براساس نوع سوخت هستند.

وظیفه مشعل

وظیفه اصلی مشعل صنعتی، تأمین گرمایش است و بیشترین مصرف آن در موتورخانه‌ها و بویلرها است. گرمایش در مشعل صنعتی با پاشش سوخت و ترکیب آن با هوا و جرقه ایجاد می‌شود و به‌صورت شعله به درون دیگ هدایت می‌شود.

یکی از وظایف اصلی مشعل صنعتی، تأمین گرمایش در کوره‌ها و دیگ‌های چدنی و فولادی است. مدل مناسب مشعل صنعتی براساس ظرفیت حرارتی دیگ یا کوره انتخاب می‌شود. معمولاً ظرفیت حرارتی انواع مشعل حدود 20 درصد بالاتر از ظرفیت حرارتی دیگ یا کوره در نظر گرفته می‌شود تا احتمال احتراق ناقص را کاهش دهد. ظرفیت روی پلاک مشعل های صنعتی همان ظرفیت نامی است که معمولاً براساس کیلووات یا کیلوکالری در ساعت بیان می‌شود. کنترل روشن و خاموش شدن مشعل صنعتی معمولاً توسط ترموستات روی دیگ یا خط لوله آب گرم انجام می‌شود.

انواع مشعل

از نظر سوخت انواع مشعل صنعتی عبارتند از:

• مشعل گاز سوز
• مشعل گازوئیل سوز
• مشعل دوگانه سوز
• مشعل مازوت سوز
• مشعل سوخت جامد

مشعل گازسوز

مشعل گاز سوز از گاز طبیعی یا گاز مایع برای سوخت استفاده می‌کند و با تولید اشعه‌های حرارتی در انجام فرآیندهای حرارتی مانند پخت و پز، گرمایش و یا ذوب کردن مواد کاربرد دارد. این مشعل‌ها معمولاً در صنایع مختلف، کارگاه‌ها و فضاهای باز استفاده می‌شوند.

مشعل گازوئیل سوز

گازوئیل سوخت این نوع مشعل صنعتی است. این نوع مشعل‌ها معمولاً در صنایع مختلف مانند صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی و صنایع پتروشیمی و همچنین در سیستم‌های گرمایش و پخت و پز استفاده می‌شوند. مشعل گازوئیل سوز با کمک احتراق گازوئیل، انرژی حرارتی تولید می‌کند که برای انجام فرآیندهای حرارتی مورد نیاز استفاده می‌شود.

مشعل دوگانه سوز

در مشعل دوگانه سوز از دو نوع سوخت مختلف برای احتراق استفاده می‌شود. این نوع مشعل معمولاً شامل دو سیستم جداگانه برای احتراق گازوئیل و گاز طبیعی یا گاز مایع است. این سیستم‌ها به‌صورت همزمان یا جداگانه استفاده می‌شوند و به این ترتیب امکان تنظیم میزان حرارت و توانایی انتخاب سوخت مناسب برای شرایط مختلف فراهم می‌شود. مشعل دوگانه سوز معمولاً در برخی از صنایع مانند صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی و صنایع پتروشیمی استفاده می‌شود.

مشعل مازوت سوز

از مشعل مازوت سوز برای احتراق مازوت یا گازوئیل سنگین استفاده می‌شود. این نوع مشعل‌ها در صنایع مختلف مانند صنایع حمل و نقل، تولید انرژی و گرمایش و همچنین در سیستم‌های گرمایش صنعتی استفاده می‌شوند. مشعل مازوت سوز برای تولید انرژی حرارتی به کار می‌رود و می‌تواند در فرآیندهای متنوعی از جمله گرمایش، پخت و پز و تولید بخار استفاده شود.

مشعل سوخت جامد

مشعل سوخت جامد یک نوع مشعل برای احتراق سوخت‌های جامد مانند ذغال‌سنگ، چوب، پوسته‌های گندم و سایر سوخت‌های جامد استفاده می‌شود. این نوع مشعل‌ها اغلب در سیستم‌های گرمایش مرکزی، کوره‌ها، دیگ‌ها و دیگر فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شوند. مشعل سوخت جامد از سوخت‌های جامد به‌عنوان منبع حرارت استفاده می‌کند و انرژی حرارتی تولید شده را برای گرمایش، پخت‌وپز و سایر فرآیندهای حرارتی به کار می‌برد.

مزایا و معایب مشعل‌ صنعتی

مشعل‌ های صنعتی و انواع آنها از ابزارهای اساسی در صنایع مختلف مانند نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع غذایی و… می‌باشند. این مشعل‌ها دارای مزایا و کاربردهای متعدد، از جمله موارد زیر هستند:

1. حرارت: مشعل‌ صنعتی برای ایجاد حرارت در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این حرارت برای انجام عملیات مختلف مانند جوشکاری، پخت‌وپز، خشک‌کردن و… استفاده می‌شود.
2. نور: برخی از انواع مشعل صنعتی برای ایجاد نور در محیط‌های تاریک و یا برای روشنایی محیط‌های کاری استفاده می‌شوند.
3. انتقال انرژی: از دیگر کاربرد مشعل‌های صنعتی انتقال انرژی به مواد خام و یا محصولات نهایی است. این انرژی می‌تواند برای تبدیل مواد خام به محصولات نهایی و یا برای انجام فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی مورد استفاده قرار گیرد.
4. کاهش آلودگی: برخی از مشعل‌های صنعتی برای احتراق پاک و کاهش آلودگی محیط زیست استفاده می‌شوند.
5. کارایی بالا: انواع مشعل‌های صنعتی کارایی بالا و عمر طولانی دارند که از آنها برای استفاده‌ مداوم و مدت زمان طولانی می‌توان استفاده کرد.

به‌طور کلی، از مشعل‌ صنعتی برای ایجاد حرارت، نور، انرژی و کاهش آلودگی در صنایع مختلف استفاده می‌شود و از اهمیت بسیاری برخوردار هستند.

مشعل‌های صنعتی چطور کار می‌کنند؟

مشعل صنعتی به دو صورت فن‌دار و بدون فن است. مدل‌های فن‌دار بر حسب فرمان ترموستات هیتر یا بویلر و مطابق برنامه زمان‌بندی رله مشعل موتورخانه، عملکرد خود را آغاز می‌کنند. مشعل صنعتی در مدت زمان ۳۰ تا ۶۰ ثانیه، مطابق با فرمان رله فن هوادهی روشن می‌شود، سپس عمل ایجاد جرقه ترانس جرقه‌زن شروع می‌شود. سپس با بازشدن شیر برقی سوخت مشعل، سوخت از شیر برقی عبور می‌کند و به درون محفظه احتراق هیتر یا بویلر نفوذ می‌کند. بدین‌ترتیب جرقه توسط ترانس، سبب تشکیل شعله در قسمت جلوی شعله ‌پخش‌کن می‌شود.

در مشعل صنعتی اکسیژن و سوخت برای تولید احتراق کنترل شده مخلوط می‌شوند. آنها برای فرآیندهای مختلف گرمایش، ذوب و تولید در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. سوخت با استفاده از نوک مشعل به سیستم تزریق می‌شود و بر الگوی شعله و رهاسازی گرما تأثیر می‌گذارد. مشعل‌ها را می‌توان برای کنترل دما و شدت احتراق داخل محفظه تنظیم کرد. در مشعل‌های صنعتی انواع مختلفی وجود دارد مانند مشعل‌های هوای سرد، هوای گرم، احیا کننده و اکسی سوخت. البته هرکدام مزایا و کاربردهای متفاوتی دارند. مشعل‌های گازی، گازوئیلی، مازوت سوز، دوگانه سوز، چندگانه سوز، تک مرحله‌ای، دو مرحله‌ای، مدولار، سرعت بالا، سرعت متوسط، مسطح و رادیانت تیوب از انواع مشعل‌های صنعتی هستند.

اجزای تشکیل‌دهنده مشعل صنعتی

مشعل‌ صنعتی از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند شامل موارد زیر می‌شوند:

1. بدنه مشعل: قسمت اصلی و بیرونی مشعل شامل مواد مقاوم به حرارت و فشار می‌باشد.
2. برنر: قسمتی از مشعل سوخت را به داخل مشعل منتقل می‌کند و در آن احتراق می‌شود.
3. سوخت: سوخت مورد استفاده در انواع مشعل‌ صنعتی گاز طبیعی، گاز مایع، نفت خام یا سوخت‌های دیگر هستند.
4. هوا: هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت در مشعل.
5. سیستم کنترل: یک سیستم جهت کنترل و تنظیم میزان سوخت و هوا در مشعل استفاده می‌شود.
6. سیستم ایمنی: تجهیزات ایمنی برای جلوگیری از وقوع حوادث در مشعل‌های صنعتی استفاده می‌شوند، از جمله سوئیچ‌ها، واحدهای حفاظتی و سایر تجهیزات مرتبط.
7. دما‌سنج: دستگاهی برای اندازه‌گیری دما در داخل مشعل صنعتی استفاده می‌شود.
8. سیستم خنک‌کننده: برای کنترل و کاهش دمای مشعل و جلوگیری از افزایش حرارت زیاد استفاده می‌شود.

نکات خرید مشعل صنعتی

خرید مشعل صنعتی یکی از مهم‌ترین تصمیمات در زمینه تجهیزات گرمایشی است و باید با دقت و توجه انجام شود. برای انتخاب مشعل مناسب، باید به چند نکته توجه کنید. برخی از این نکات در ادامه ذکر شده‌اند:

· نوع سوخت مورد استفاده

لازم است مشعل منتخب با نوع سوختی که در دسترس دارید، سازگار باشد. برای مثال، اگر از گاز طبیعی استفاده می‌کنید، باید مشعل گازی را انتخاب کنید. اگر از گازوئیل یا مازوت استفاده می‌کنید، مشعل گازوئیلی یا مازوت سوز را انتخاب کنید. اگر هم از هر دو نوع سوخت استفاده می‌کنید، مشعل دوگانه سوز یا چندگانه سوز را انتخاب کنید.

· ظرفیت و توان مشعل های صنعتی

مشعل باید نیازهای گرمایشی شما را برآورده کند. برای این منظور، باید مقدار انرژی حرارتی (BTU)  مورد نیاز برای سیستم خود را محاسبه کنید. این مقدار به اندازه، نوع و عایق‌بندی محفظه گرم‌شونده بستگی دارد. برای مثال، گرم‌کردن یک محفظه 100 متر مربعی با ارتفاع 3 متر و عایق‌بندی متوسط، به تقریبا 30000 BTU انرژی حرارتی نیاز دارد. بنابراین، باید مشعل متناسب برای تولید حداقل این مقدار انرژی را انتخاب کنید.

· توراندون (Turndown) مشعل

توراندون نسبت بین حداکثر و حداقل توان مشعل است. این نسبت نشان می‌دهد مشعل های صنعتی چقدر قابلیت تنظیم دما و شعله را دارند. مشعل‌ با توراندون بالا می‌تواند با کاهش یا افزایش توان، به‌صورت مداوم و روان به نیازهای گرمایی سیستم پاسخ دهند. این مشعل‌ها باعث صرفه‌جویی در مصرف سوخت و کاهش آلایندگی می‌شوند. مشعل‌ با توراندون پایین تنها در حدود محدودی از توان کار می‌کنند و درصورت تغییر نیازهای گرمایی، خاموش یا روشن می‌شوند. این مشعل‌ها باعث افزایش مصرف سوخت و آلایندگی می‌شوند. برای مثال، اگر مشعلی دارای توراندون 10:1 باشد، یعنی در بازه 10 درصد تا 100 درصد از توان خود کار می‌کند.

اندازه شعله مشعل

باید مشعلی را انتخاب کنید که شعله آن مناسب با اندازه و شکل محفظه‌ گرم‌شونده باشد. اگر شعله مشعل بزرگتر یا کوچکتر از محفظه باشد، ممکن است باعث ایجاد دماهای نامناسب، تلفات حرارتی، آسیب به دیواره‌ها یا تجهیزات داخل محفظه شود. برای گرم‌کردن یک کوره صنعتی، باید شعله مشعل آن به‌طور یکنواخت و کامل درون کوره پخش شود.

حداقل هوای اضافی احتراق

هوای اضافی احتراق هوایی است که بیشتر از حد مورد نیاز برای احتراق کامل سوخت به مشعل وارد می‌شود. این هوا باعث کاهش دما و افزایش تلفات حرارتی می‌شود. مشعل باید با حداقل مقدار هوای اضافی احتراق کند.  همچنین، این هوا ناخالصی‌هایی مانند نیتروژن اکسید (NOx) یکی از آلاینده‌های هوا را تولید می‌کند. برای کاهش هوای اضافی احتراق، مشعل‌های دارای سیستم کنترل اکسیژن به‌کار گرفته می‌شود. این سیستم‌ها با اندازه‌گیری میزان اکسیژن در دودکش، مقدار هوای ورودی به مشعل را تنظیم می‌کنند درنتیجه احتراق کامل و کارآمد را ایجاد می‌کنند.

محل نصب مشعل

مشعل باید با شرایط محیطی و فیزیکی محل نصب آن سازگار باشد. برای مثال، مشعل از نظر ابعاد، وزن، جهت، فاصله و اتصالات با محفظه یا دستگاه مورد نظر باید هماهنگ باشد.

جمع‌بندی

مشعل صنعتی انرژی سوخت را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کند. مشعل‌ های صنعتی برای تأمین گرما، بخار، تقطیر، واکنش‌های شیمیایی و ذوب فلزات در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. مشعل‌های صنعتی براساس نوع سوخت، نوع مخلوط کردن سوخت و هوا، نوع شعله و نوع کارکرد طبقه‌بندی می‌شوند. مشعل‌ های صنعتی باید با توجه به ظرفیت، توراندون، اندازه شعله، هوای اضافی احتراق، سیستم کنترل اکسیژن و محل نصب مشعل انتخاب شوند. مشعل‌های صنعتی بهبود راندمان انرژی، کاهش آلایندگی محیط زیست و افزایش ایمنی فرآیندهای صنعتی را به همراه دارند.