توصیه هایی برای انتخاب و عملکرد بهینه مشعل

قیمت گاز مانند سوخت‌های دیگر در تمام دنیا مداوماً رو به فزونی است. مثلاً در ایالات متحده آمریکا از سال ۱۹۹۷ تاکنون بهای گاز مصرفی به طور متوسط 61٪ افزایش یافته است. بخش مهمی از مصرف گاز البته مربوط است به سیستم‌های گرمایشی در ساختمان‌های مختلف اعم از مسکونی، تجاری و صنعتی.

عدم کارایی مشعل گازی در یک سیستم گرمایش از مهم‌ترین علل افزایش مصرف گاز و هزینه‌های مربوطه است. جهت کمک به کاهش هزینه سوخت در این سیستم، باید راندمان مشعل را بالا برد و توصیه‌هایی که در پی می‌آیند با همین هدف ارائه می‌شوند.

۱- تنظیم مشعل را مورد رسیدگی قرار دهید.

امروزه نسل جدید مشعل‌ها طوری ساخته شده‌اند که حتی در صورت خارج شدن از تنظیم نیز از ثبات و قابلیت اطمینان بالایی برخوردارند. برای این مشعل‌ها خوب کار کردن حتی در شرایط خروج از تنظیم چیز چندان عجیب و غریبی نیست. اما در شرایط خاص، تنظیم نسبت گاز و هوا مطابق طرح، می‌تواند با حذف چیزی به نام گاز نسوخته یا هوای اضافی، مصرف سوخت را کاهش دهد. در این خصوص بهتر است با کارخانه سازنده مشعل تماس بگیرید تا برای تنظیم مشعل راهنمایی شوید.

۲- به سرویس و نگهداری مشعل اهمیت دهید.

مضاف بر استهلاک طبیعی همه وسایل و دستگاه‌های مکانیکی در طول عمر کاری، مشعل‌ها باید دمای احتراق گازی بالغ بر ۱۸۷۱ را تحمل کنند که این می‌تواند به سرعت سبب فرسودگی آنها شود. از این رو لازم است مشعل‌ها در فواصل زمانی منظمی از نظر فرسودگی، اکسیداسیون بیش از حد و ضایعات دیگر مورد بازرسی قرار گیرند. مضافاً پاکسازی یا عنداللزوم تعویض فیلتر هوای مشعل نیز نباید فراموش شود.
کلیه اجزاء سیستم کنترل نشت سوخت مشعل شامل شیرها، اتصالات و رگولاتورها باید از نظر صحت تنظیم و عملکرد مورد توجه خاص قرار گیرند. در صورتی که هر یک از اجزاء این سیستم معیوب باشند فرصت خوبی است که آن را با نوع پیشرفته تر تعویض کنید.

۳- روش اشتعال را مورد رسیدگی قرار دهید.

یکی از راههای ساده ارتقاء راندمان فرآیند گرمایش، تبدیل سیستمهای شعله غیرمستقیم به شعله های شعله مستقیم است. در صورتی که فرآیند اجازه دهد، در مبدل های حرارتی غیر چگالشی با شعله غیر مستقیم که معمولاً راندمانشان حدود 80٪ است، با تعویض سیستم به شعله های شعله مستقیم راندمان بین 5 تا 20٪ افزایش می یابد. یک مثال خوب در این خصوص استفاده از مشعل (شعله مستقیم) به جای کویل بخار در یک گرمکن هوا یا کویلهای بخار است. با این کار تلفات حرارتی در دودکش و لوله های انتقال بخار از دیگ به مبدل حرارتی حذف می شود.
چنانچه مثلاً در کارخانه ای دلیل استفاده از سیستم شعله غیر مستقیم جلوگیری از تأثیر محصولات احتراق روی تولیدات باشد، می توان کاربرد مشعلهای مدرن با آلودگی بسیار ناچیز را به جای آن مورد بررسی قرار داد.

۴- کنترل دقیق دما

ثابت شده است که اعمال کنترل دقیق روی دما در بیشتر سیستمها به دلیل جلوگیری از اتلاف گرما موجب افزایش راندمان می شود. استفاده از مشعل های مدولیتینگ به جای مشعل های با کنترل on/off یا high/low می تواند مصرف گاز را کاهش دهد.

امروزه کارخانجات مشعل سازی سیستم های کنترل بسیار هوشمندی را روی مشعل های تولیدیشان می گذارند و نسبت سوخت و هوا را دقیقاً تحت کنترل دارند.

۵- بازیابی و احیاء انرژی اتلافی

هرچه دمای فرآیند بالاتر می رود فرصت های بازیابی گرما از گازهای داغ دودکش بیشتر می شود. در بسیاری از مشعل ها دمای هوای احتراق باید تا ۸۰۰°F (۴۲۷°C) یا بیشتر باشد. یک بازیابنده گرما با استفاده از گرمای گازهای خروجی از محفظه احتراق (گازهای دودکش) می تواند هوای احتراق را تا این درجه پیش گرم کرده و در مصرف سوخت برای این منظور صرفه جویی نماید. متأسفانه با این کار گازهای NOx نیز شکل می گیرند و از این رو بیشتر مشعل های بازیابنده گرما سطوح بالایی از گازهای NO و NO 2 را تولید می کنند.

در سیستم های احیاء انرژی تلف شده، جای استفاده از بازیابنده، از بازیابی انرژی و یک روش احتراق سایکلیک استفاده می شود.
این کار با گرم کردن یک بستر واسطه توسط گازهای دودکش صورت می گیرد. در نیمه دوم این سیکل، انرژی گرفته شده از گازهای داغ دودکش به هوای احتراق داده می شود (قبل از ورود هوا به مشعل). احیاء انرژی از طریق در قسمتی از خود مشعل و یا یک دستگاه احیاء انرژی جداگانه انجام داد.
هر دو روش که ذکر شد تنها وقتی از نظر اقتصادی قابل اجراست که دمای فرآیند حداقل ۱۰۰۰°F (۵۳۸°C) باشد. البته در روش دوم (احیاء انرژی تلف شده) نیز خطر تولید بیش از حد گازهای آلاینده هوا وجود دارد. در هر دو شیوه مذکور باید به دقت هزینه تجهیزات اضافی و مدت زمان استهلاک این هزینه را بررسی کرد تا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

۶- چگونگی جریان هوای احتراق را بررسی کنید.

جدا از موضوع راندمان احتراق و انتقال گرما در نظر داشته باشید که بیشتر مشعلها از نوع دمنده دار یعنی با جریان هوای اجباری هستند و برای این منظور یک بادزن الکتریکی دارند این بادزن نیز برای ایجاد جریان هوای با فشار از انرژی الکتریکی استفاده میکند میزان مصرف انرژی الکتریکی این بادزنها به اندازه طرح پره های آنها بستگی دارد راندمان بادزن در بیشتر طرح‌ها در نزدیکی نرخ ماکزیمم جریان به اوج می‌رسد و همراه با خفقان جریان کاهش می‌یابد. بدین لحاظ در
مشعل‌هایی که جریان هوای احتراق توسط شیرها یا دمپرهای کنترل می‌شود همراه با تنظیماتی که جهت تقلیل جریان هوا صورت می‌گیرد، راندمان الکتریکی کاهش می‌یابد.
برای مواجهه با این وضع می‌توان از محرک‌های سرعت متغیر برای تنظیم جریان هوای احتراق با صرفه‌جویی در مصرف انرژی استفاده کرد.

۷- مشعل را هوشیارانه انتخاب کنید.

بسیاری از کارخانجات سازنده مشعل در کاتالوگ محصولاتشان زیرنویسی را هم در پایین جداول برای موارد خاص ذکر می‌کنند.
چرا؟ چون سالها تجربه ثابت کرده است که مشعل‌های با طرح خاص می‌توانند تأثیر شگرفی روی راندمان گرمایش انواع مختلف تجهیزات داشته باشند. با تغییر مشخصه‌هایی مثل سرعت دهش، شکل شعله، تابندگی شعله یا روش‌های تخلیه، کارخانه سازنده مشعل می‌تواند مشخصه‌های کاری مشعل را متناسب
با انواع مختلف تجهیزات گرمایش تنظیم کند.

همیشه مشعلی را انتخاب کنید که مخصوصاً برای فرایند یا سیستم گرمایش ساخته شده باشد. به یاد داشته باشید که مشعل منتخب باید با اشتعال سوخت گرمای مورد نظر را تأمین نماید؛ با انتخاب درست مشعل می‌توانید روی صورت‌حساب سوخت مصرفی تا حد زیادی تأثیر بگذارید.

۸- سایز مشعل را درست تعیین کنید.

در بسیاری از موارد، هنگام انتخاب ظرفیت مشعل، حاشیه اطمینان سخاوتمندانه‌ای در نظر گرفته می‌شود و لذا مشاهده مشعل‌هایی با ظرفیت به مراتب بیش از
تقاضای واقعی فرایند، چندان شگفت‌انگیز نیست. اما وقتی ظرفیت مشعل بزرگ‌تر از نیاز باشد، دمنده هوای احتراق با راندمان پایین‌تری کار می‌کند. به علاوه، در بیشتر فرآیندهای تولید وسایل تمام فلزی درهای به کار می‌رود که برای خنک‌کاری در نرخ‌های اشتعال پایین از مقدار قابل توجهی هوای اضافی استفاده می‌کنند. بنابراین مضاف بر پایین‌تر بودن راندمان، کاهش راندمان احتراق نیز از مضرات بزرگ انتخاب کردن مشعل است.

علاوه بر استهلاک طبیعی همه وسایل مکانیکی، مشعل‌ها باید دمای احتراق گاز طبیعی بالغ بر ۸۷۱°C (۱۶۰۰°F) را تحمل کنند که این می‌تواند موجب فرسودگی آنها شود.

۹- اتوماسیون

فناوری کنترل نسبت هوا/سوخت در مدرن‌ترین مشعل‌ها تعبیه کاراتر است. این کنترل توسط وسایل مکانیکی یا متأثر از فشار صورت می‌گیرد که دائماً در معرض
تغییرات پارامترهایی مانند دمای هوا، فشار بارومتریک، گرفتگی فیلترهای هوا و فشارهای گاز قرار دارند و هرکدام می‌توانند روی عملکرد کنترل تأثیر منفی گذارده و نتیجه نسبت مطلوب هوا/سوخت را بر هم بزنند.

همزمان با موج اتوماسیون خط تولید کارخانجات مختلف از دهه ۱۹۸۰ تولیدکنندگان مشعل نیز برای کنترل دقیق و تنظیم خودکار نسبت هوا/سوخت اقدام به ارتقاء کیفیت و پیاده سیستم کنترل کردند. منتها کرده‌اند که مصرف سوخت را به میزان متنابهی کاهش می‌دهد.

از:Jeff Rafter،Maxon Crrop

ترجمه: مهندس سیدمجتبی طباطبایی

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 62

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های تاسیسات مکانیکی شرکت کنید.