مشعل دیگ بخار چیست؟
اکثر دیگ های بخار گرمای مورد نیاز خود را از سوختن سوخت دیگ بخار بدست می آورند. لوازمی برای احتراق وجود دارند که مشعل نامیده نمی شوند مثل سوخت انداز (stoker) ولی همه آنها سوخت و هوا را ترکیب می کنند تا مخلوط قابل احتراق تولید شود. وظیفه مشعل دیگ بخار چیست؟ وظیفه مشعل دیگ بخار کنترل اختلاط سوخت و هوا است تا احتراق نرم و یکنواختی در کوره حاصل شود. مشعلها مولفه ها و تنوع زیادی از نظر ساختار دارند که تلاش می کنیم اکثر آنها را توضیح دهیم. ابتدا میخواهم برخی جنبه های مهم احتراق را توضیح دهم که یک مشعل باید آنها را برآورده کند. مشعل دیگ بخار باید بتواند اختلاط سوخت و هوا را طوری کنترل کند که احتراق کامل و پایداری داشته باشیم.
پایداری احتراق مستلزم این است که مشعل دیگ بخار یک مخلوط غنی از سوخت را درست در محدوده انفجاری بالا، جایی که سوختن شروع می شود، به وجود آورد و آن نقطه اختلاط باید پایدار باشد. در غیر این صورت جلوی شعله در کوره جابه جا شده و با ایجاد نوسان فرآیند را معیوب میکند. کیفیت مشعل دیگ بخار با چه چیزی مشخص می شود؟ کیفیت مشعل دیگ بخار با نویز مشخص میشود. با بدتر شدن کیفیت، اختلاط نویز بیشتر میشود. حل مشکل اختلاط، کار ساده ای نیست؛ بلکه باید دانش مهندسی و هنر فرد ترکیب شده و با آزمون و خطا مقدار مطلوب به دست آید. تلاش تکنیسن سرویس برای ترکیب چندین سرمشعل یا دیفیوزر و تنظیم مشعل دیگ بخار به طور مکرر به منظور حل مشکل عدم پایداری حتی چند روز یا چند هفته اصلا غیرعادی نیست.
علت روشن نشدن مشعل دیگ بخار
طی راه اندازی دیگ بخار بویلر صنعتی بخار بسیاری از مالکان و اپراتورها از دیگ بخار نو ناامید میشوند چون زمان زیادی برای رفع این مشکل صرف می شود. حتی با وجود رفع مشکل نمی توان مطمئن بود که دوباره چنین مشکلی بروز نخواهد کرد. این مساله غیرعادی است و نه قابل پیش بینی؛ پس هرگز سازنده را سرزنش نکنید. حتا یک مشعل نو که در حد مطلوب کار نمیکند قابل اطمینان تر از مشعل کهنه است. این طبیعت مشعل ها است که انحراف و خطا در هر بخشی از آنها میتواند اشکالات متعددی در احتراق پایدار به وجود آورد. بسیاری اوقات، اپراتور سهوا کاری میکند که در عملکرد مشعل دیگ بخار تغییر ایجاد می کند، در حالی که خود شخص هم متوجه آن نمی شود و ممکن است تا زمان تشخیص عیب سوخت زیادی تلف شود. درک عملکرد تنظیمات مشعل دیگ بخار راهی برای جلوگیری از چنین اتفاقاتی است.
اجزای تشکیل دهنده مشعل دیگ بخار بویلر صنعتی
مشعل دیگ بخار معمولا مجهز به لوازم کنترل مقدار هوای ورودی به کوره است. این لوازم میتواند از یک دمپر ساده تا تیغه های هدایت متغیر در ورودی فن بوده و موتور فن مجهز به VSD (محرک سرعت متغیر) باشد. برای ایجاد احتراق پایدار، دمپرها VSD باید جریان هوا را به درستی کنترل کنند. این عمل باید بدون ایجاد اعوجاج در جریان باشد. اگر دمپرها متمایل به جابه جایی هوا به یک سمت ورودی مشعل دیگ بخار باشند ممکن است نوک شعله به یک طرف مشعل بویلر صنعتی جابه جا شود که این خود عامل ناپایداری خواهد بود. گاهی انسداد در اطراف ورودی فن میتواند چرخش غیرعادی در جریان هوا ایجاد کند. از قرار دادن ستونها، لوله ها، مجاری و موانع مشابه ساختمان در برابر ورودی فن باید کاملا اجتناب شود. راه حل های جزیی تا کلی برای رفع مشکلات توزیع هوا (که ناشی از چنین مسایلی است) وجود دارد.
البته قرار دادن تجهیزات قابل حمل و غیره در جلوی ورودی فن نیز می تواند مشکلاتی برای عملکرد صحیح مشکل به وجود آورد، پس چنین کارهایی انجام ندهید. لوازم کنترل کننده جریان هوا باید آن را در گلوگاه مشعل دیگ بخار به شکلی وارد کند که اختلاط سوخت و هوا در رنج قابل اشتعال قرار گیرد. برای انجام این هدف باید یک تنظیم اولیه هوا انجام گیرد که میتواند اعم از جابه جایی مشعل، تنظیم لوله های استوانه ای و قرار دادن دیفیوزر باشد. یک دیفیوزر (شکل شو بذار) شامل پره هایی است که جریان هوا را محدود می کند تا مخلوط نسبت به آنچه از اطراف دیفیوز میگذرد از سوخت غنی تر باشد بنابراین نقطه اشتعال معمولا با دیفیوزر میزان شده و ممکن است با تغییر موقعیت آن تغییر یابد.
در اجزای تشکیل دهنده مشعل دیگ بخار وظیفه دیفیوزر چیست؟
در یک مشعل با سوخت گاز دیگ بخار یا سوخت نفت دیگ بخار، دیفیوزر معمولا دو وظیفه دارد، یکی برای سوزاندن گاز و دیگری برای نفت. علت این کار ربطی به خود دیفیوزر ندارد بلکه مربوط به ورودی سوخت مشعل دیگ بخار است. در مشعل نفت از مرکز نازل و گاز از رینگ گاز در بیرون مشعل وارد میشود. موقعیت دیفیوزر باید عوض شود تا نسبت هوای اولیه به سوخت کنترل گردد. در این حالت باید یک علامت گذاری نیمه پایدار برای تنظیم گذاشته شود (برای موقعیت هر سوخت)، تا اپراتور بفهمد که دیفیوزر درست نصب شده است. یک حلقه در دور لوله هادی با تعدادی فلش رنگ کنید که به نقطه ورودی به مشعل صنعتی اشاره کنند و برای هر سوخت برچسب بزنید. اگر دیفیوزر را در بویلر صنعتی بخار غلط جا زده شود و لوله علامت گذاری نشده باشد چه اتفاقی می افتند؟
مشعل چند بار روشن نمیشود تا این که سوخت زیادی در کوره جمع میشود و در آخر انفجار رخ میدهد. یک بویلر جریان مکشی نفت یا گازسوز نیازی به فن دمنده و هیچ پیش بینی برای تامین هوا به مشعل دیگ بخار ندارد اما همچنان لوازم کنترل توزیع هوا لازم است. بویلرهای تک مشعلی معمولا مجهز به صفحه سوراخ دار برای ایجاد جریان یکنواخت به طرف مشعل دیگ بخار هستند. اما مشعل های واحدهای چند مشعلی مجهز به رجیستر (تعدادی پره دمپر خمیده که یک دایره در دور ورودی مشعل صنعتی به وجود می آورد) هستند. برخی به طور مستقل توسط پیچ قفل کننده روی هر پره بسته میشوند و برخی دیگر مجهز به اتصالات پیوندی هستند که پرهها به صورت یکنواخت چرخیده و جریان هوا به هر مشعل صنعتی با وجود حفظ جریان یکنواخت هوا در اطراف مشعل صنعتی تنظیم می شود.
در اجزای تشکیل دهنده مشعل دیگ بخار وظیفه رجیستر چیست؟
رجیسترهای مشعل دیگ بخار فقط به عنوان خفه کننده جریان هوا نیستند بلکه یک جریان چرخشی هم به وجود می آورند. این اغتشاش باعث اختلاط بهتر با سوخت خواهد شد. گاهی دو رجیستر وجود دارد، یکی برای تامین هوا در اطراف خارج آتش و دیگری برای هوای تغذیه شده به مرکز، اطراف دیفیوزر است. وقتی آنها استفاده می شوند، رجیسترهای دوگانه، چرخشی در خلاف جهت ایجاد می کنند تا اختلاط بهتری صورت گیرد. کار دیگر رجیسترهای مشعل صنعتی و دیفیوزر، شکل دادن به شعله است. بویلرهای پکیج جدید کوره های خیلی کوچکی دارند و بویلرهای استرلینگ قدیمی تر، کوره کوتاهی دارند. برای جلوگیری از تصادف شعله با دیواره کوره، ترکیب موقعیت رجیستر و دیفیوزر در شکل گیری شعله کمک می کند. در برخی بویلرها رجیسترها به همراه کنترل هوا و سوخت تنظیم می شوند تا شکل شعله را برای بارهای مختلف تغییر دهند.
مشعل رجیستر با مشعل جریان محوری که برای حداقل کردن اغتشاش طراحی شده جایگزین می شود اما توزیع یکنواخت هوا به جلوی شعله را تضمین می کند. مفهوم اصلی جریان محوری مشعل دیگ بخار برای اصلاح عملکرد بویلرهای چند مشعلی تدوین شد که شامل تولید گلویی ونتوری برای هر مشعل دیگ بخار است که نه تنها جریان هوا را اصلاح میکند بلکه امکان سنجش جریان هوا را در هر مشعل دیگ بخار برای تنظیم نهایی جریان هوا در آنها فراهم میکند. یک ویژگی ونتوری این است که یک تبدیل فشار استاتیک به فشار سرعتی بزرگی تولید می کند (در ورودی مشعل) که بیشتر در قسمت انشعاب بازیافت می شود. تبدیل سرعت، جریان هوا در هر مشعل صنعتی را متعادل می کند تا توزیع هوا در بویلرهای چند مشعلی را اصلاح کند.
واحدهای هستند که توزیع هوای کافی در جعبه دنده هوا مخصوصا بين مشعل ها انجام نمیدهند بنابراین آتش یکنواخت نمیشد.
جعبه هوا مشعل دیگ بخار بویلر صنعتی
جعبه هوا (Wind box) باید به قدر کافی بزرگ باشد تا جوابگوی مشعل دیگ بخار باشد. تلرانس ابعادی سازنده مشعل دیگ بخار فقط بر اساس لقی ساختاری است. بنابراین حداقل فاصله را از وسط مشعل تا داخل جعبه هوا برای جلوگیری از خوردن پره های رجیستر به جعبه هوایی دارید که آن را خواهید دانست چون نمیتوانید محتوای اکسیژن دود را بدون تولید co زیاد خارج کنید. اگر شما مشکلات توزیع دارید میتوانید افزودن پوشش را امتحان کنید. آنها برای حل مشکل محدودیت فضا برای رجیسترها درون جعبه هوای مشعل دیگ بخار درست شده اند که در جلوی بویلرهای پکیج کوچک قرار می گیرند. آنها شامل سیلندر سوراخ دار با حدود 50 فضای باز و بزرگتر از رجیستر باز هستند اما ارزش هر کاری را برای رسیدن به توزیع یکنواخت دارد. پوشش معمولا چند اینچ پهن تر از رجیستر مشعل صنعتی است.
پوششها در غلبه بر تخلیه متمرکز فن های موجود در روی جعبه هوا مفید هستند. آنها قابل اطمینان تر از روش های دیگری هستند. زوایای ساختاری در برابر جعبه هوا می چرخد و رو به طرف تخلیه فن میکند. در اکثر کاربردها با زوایای زیادی شروع میشود و بطور موقت روی جعبه قرار میگیرد تا توزیع جریان هوای مناسب را به دست آورد. در اکثر سیستم های تک مشعله، محل مناسب را با زوایای 4 × 4 است که در نزدیکی ورودی جعبه هوا قرار گرفته و اغتشاش کافی به وجود می آورد و سرعت بالای هوا از فن را به اندازه کافی برای دستیابی به توزیع هوای مناسب منحرف میکند. به اندازه کافی باید بلند قطع کرد تا به خوبی جای خود را در حالی که سرعت هوا در مشعل دیگ بخار را تست می کند حفظ کنید و بتوانند جابه جا شوند تا مطلوب ترین محل مشخص شود.
برای توزیع یکنواخت هوا در مشعل دیگ بخار چه باید کرد؟
برای بررسی توزیع یکنواخت هوا در مشعل منفرد آن را اندازه گیری کنید. ابتدا قفل کردن و برچسب زنی بویلر صنعتی بخار را انجام دهید اما تمهیداتی برای راه اندازی فن دمنده اجباری بیاندیشید. هیچ کاری به اجزای تشکیل دهنده مشعل دیگ بخار نرمال نداشته باشید مگر تفنگ نفت آتش مرکز. یک مانومتر روی لوله ها در کوره آویزان و از یک طرف لوله انعطاف پذیری در حدود 3ft به لوله مسی متصل کنید تا بتوانید به طرف مشعل دیگ بخار نشانه بگیرید. اندازه گیری ها را ثبت کنید. حتما از عینک ایمنی استفاده کنید چون جریان هوا ممکن است هر چیزی را به طرف چشم شما پرتاب کند. با فن در حال کار، لوله را درست به طرف مشعل دیگ بخار نشانه بگیرید تا این که انتهای آن با دیوار کوره تقریبا هم سطح شده و لوله افقی شود تا بتوانید آن را بخوانید.
کار را با جریان هوای مداوم برای آتش کم شروع و فشار کلی را روی مانومتر در هر نقطه روی مشعل دیگ بخار اندازه بگیرید. از آنجایی که تراز نشانه با دیواره کوره و لوله باز روی مانومتر هر دو در معرض كوره قرار دارند، فشار استاتیک در هر دو نقطه یکسان است و شما فشار سرعت را می خوانید. اندازه گیری ها را در نرخهای افزایشی جریان هوا طی پنج مرحله انجام دهید تا این که سرعت به قدری زیاد شود که نتوانید لوله را هم سطح مشعل دیگ بخار نگه دارید یا در مورد بویلر لوله آتش از لوله کوره بیرون رانده شوید. سرعت واقعی اصولا با ضرب کردن جذر تفاضل اندازه در 4005 تخمین زده می شود.
تنظیم جریان هوا در مشعل دیگ بخار
تعداد زیادی مشعل دیگ بخار برای احتراق مرحله ای در نیمه گذشته قرن بیستم ساخته شد. برخی از آن مشعل ها نیازمند مجاری هوای ثانویه (دریچه هایی در دیواره جلویی اطراف پیرامون مشعل صنعتی) به همراه تنظیم جریان هوا به آنها شدند که شامل تکهای فولاد برای احاطه کردن مشعل صنعتی بودند. اکثر این پیش بینی ها برای تنظیم جریان هوا به قدری انعطاف پذیر هستند که جریان هوای یکنواختی را اطراف مشعل دیگ بخار به وجود نمی آورند. برخی از آنها به قدری نرم هستند که با جریان هوا تاب می خورند. اگر مجبور بودیم امروزه یکی از آن مشعل ها را تنظیم کنیم باید منتظر بمانیم تا ملزومات آن تولید شود تا بعد شروع به سنجش جریان در مجراها کرده و فولاد انعطاف پذیر را برای یکنواخت کردن جریان در آنها تنظیم کنیم سپس برای حفظ حالت تنظیم، هر مجرا را در جای خود جوش میزدم.
مخلوط هوا و سوخت باید تا نقطه اشتعال گرم شود تا احتراق آغاز گردد بنابراین مشعل دیگ بخار باید امکان این گرمایش را داشته باشد. بهترین وسیله گرم کردن مخلوط عملکرد گلوبی دیواره است. حرارت تابشی آتش به سوخت و هوای ورودی برگردانده میشود تا آنها را قبل از اختلاط مناسب به دمای احتراق برساند تا احتراق پایداری داشته باشیم. گلوبی هم بخشی از قسمت عایق مشعل صنعتی است که جلوی بویلر و محفظه مشعل دیگ بخار را از حرارت کوره حفظ کند. اختلاف قابل ملاحظه ای در دماهای طرفین دیواره در حین بهره برداری دیگ بخار وجود دارد هر ترک بزرگ، شکستگی یا جابه جایی قسمتی از تایل گلویی میتواند جریان هوا را در مشعل دیگ بخار به هم زده و احتراق را ناپایدار کند.
