مشعل ها یکی از المان های پرکاربرد و متنوع در ساخت کوره های صنعتی می باشند. متناسب با موضوع کاربرد کوره ها ، نوع مشعل استفاده شده متغیر می باشد.
مشعل ها یکی از اصلی ترین قطعات کوره های استفاده شده در صنایع فولاد ، سیمان ، چینی و سرامیک ، پتروشیمی و کاشی می باشند.
اصلی ترین و پرکاربردترین مشعل ها در کوره های مختلف صنایع گوناگون به شرح ذیل معرفی می گردند:
- مشعل های سرعت بالا (High Velocity Burners)
- مشعل های سرعت متوسط (Medium Velocity Burners)
- مشعل های لوله تشعشعی (Radiant Tube Burners)
- مشعل های شعله مسطح (Flat Flame Burners)
- مشعل های اتمسفریک
- مشعل های رکوپراتیو (Self-Recuperative)
- مشعل های پالس فایر (Pulse Fire Burners)
- مشعل های (Regenerative Burners)
در ادامه سعی شده است تا هریک از مشعل ها معرفی گردند:
مشعل های سرعت بالا
این نوع مشعل ها قادر خواهند بود تا با سرعت بسیار زیاد محصولات احتراق را در داخل کوره به حرکت درآورده و موجب ایجاد یکنواختی حرارتی مطلوب در داخل کوره گردند. این مشعل ها دارای تنوع بسیار زیاد بوده و قادر به کار با گاز و یا سوخت های مایع سبک می باشند. هوای احتراق مورد نیاز این مشعل ها از طریق یک فن دمنده سانتریفوژ با فشار بالا تامین می گردد. حداکثر درجه حرارت کاری این مشعل ها ۱۶۵۰ درجه سانتی گراد می باشد. حداکثر سرعت محصولات احتراق برای سوختهای مایع ۳۰۰ فوت بر ثانیه و برای سوخت های گازی ۲۵۰ فوت بر ثانیه می باشد. دامنه تنظییم ظرفیت حرارتی این مشعل ها متناسب با شرکت سازنده مشعل با نسبت های (یک به ده) ، (یک به بیست) و (یک به پنجاه) قابل تنظیم می باشد (دامنه تنظیم یک مشعل عبارت است از تقسیم حداکثر ظرفیت آن مشعل بر حداقل ظرفیت مشعل (Turn Down Ratio) ) .
دهانه خروجی این مشعل ها از جرم های ریختنی نسوز آلومینایی با ۹۴% آلومینا (Al2O3) و یا مخروط های از جنس سیلیکون کارباید از نوع SiSic تولید می گردند. حداکثر دمای کاری سرمشعل های از جرم ریختنی تا ۱۷۵۰ درجه سانتی گراد و نوع سیلیکون کارباید تا ۱۳۵۰ درجه سانتی گراد می باشند.
این مشعل ها دارای قابلیت نصب چشم الکترونیک و یا میله یون، جرقه زن و مدار پایلوت می باشند.
جهت کنترل نرخ افزایش و یا کاهش دما در کوره و یا اجرای منحنی های حرارتی، ظرفیت حرارتی مشعل ها از طریق کنترل نسبت سوخت و هوا توسط یک سرو موتور و شیر پروانه ای و گاورنر از میزان حداقل به حداکثر و بالعکس قابل کنترل می باشد. تغییر وضعیت سرو موتور برای تنظیم نسبت سوخت و هوا توسط سیگنال های الکتریکی ارسال شده از سیستم کنترل دما و مسیر برگشت هوا بر روی گاورنر انجام می گردد.
مشعل های سرعت متوسط
مشعل های سرعت متوسط ، مشعل هایی هستند که سرعت سیال خروجی از دهانه مشعل حداکثر ۴۰ متر بر ثانیه می باشد. از این مشعل ها معمولا در کوره های ذوب ، کوره های پیشگرم فولاد و کوره های تولید هوای گرم استفاده می گردد. همانطور که از نام این مشعل مشخص است ، سرعت پرتاب محصول احتراق به نسبت مشعل های سرعت بالا کمتر بوده و لذا میزان یکنواختی دمای ایجاد شده در داخل کوره کمتر می باشد. استفاده از این مشعل در مواردی که نیاز به یکنواختی دمایی خیلی زیادی نمی باشد استفاده می گردد.
مشعل های لوله تشعشعی
شعله این نوع از مشعل طوری است که میتواند در داخـل یـک لوله قرارگیرد و بدون اینکه شعله برخورد مستقیم و متمرکزی بـا لوله داشته باشد ، لوله را به‌طور یکنواخت گرم نماید. این مشـعل در کوره هایی بکار میرود که محصول احتراق برای مواد محصول داخل کوره مضر بوده و موجب خوردگی و یا واکنش های شیمیایی بر روی محصول داخل کوره می گردد.
جنس لوله های رادیانت تیوب از فولادهای نسوز نظیر فولاد ۱.۴۸۴۱ و یا از سیلیکون کارباید می باشد.
لوله های رادیانت تیوب در سه شکل عمومی لوله مستقیم ، شکل U و شکل W ساخته می گردند که در شکل به هر سه نوع آنها اشاره شده است.
در ساخت لوله های تشعشعی ، بحث نحوه جوشکاری آنها بسیار مهم بوده و می بایست با استفاده از پرج گاز محافظ از داخل و خارج انجام گردد.
دامنه تنظیم ظرفیت حرارتی مشعل های رادیانت تیوب معمولا کمتر از سایر مشعل ها می باشد.
مشعل های شعله مسطح
مشعلهایی هستند که شعله آن به‌جای حرکت رو به جلـو و مخروطـی بـودن ؛ حرکت رو به دیواره (کوره) دارد و به‌صورت یک دیسک دایره ای شکل است.
در این مشعل ها سیال حرکت رو به جلو ندارد و انرژی حرارتی شعله از طریق جابجایی به دیواره داخلی کوره منتقل شده و سپس از دیواره به‌صورت تشعشعی به محصول داخل کوره داده خواهد شد. همانطور که از نام این مشعل مشخص است ، طریقه عملکرد مشعل کاملا به‌صورت تشعشعی بوده و شعله در داخل بلوک مشعل تشکیل شده و در بیرون از بلوک شعله وجود نخواهد داشت.
از مهمترین کاربردهای این مشعل می توان به گرم کردن وانهای گالوانیزه ، کوره های عملیات حرارتی ، کوره های پیش گرم فولاد ، کوره ذوب آلومینیوم و در مواردی جایگزین نمودن المنتها در کوره ها ییکه از طریق المنتهای برقی گرم می شوند اشاره نمود.
مشعل های رکوپراتیو
مشعل های رکوپرتیو سرخود جزو نسل جدید مشعل های رادیانت تیوب محسوب می گردند. این مشعل ها دارای راندمان بالاتری در مقابل میزان سوخت مصرفی در مقایسه با مشعل های رادیانت تیوب می باشند.
بلوک سرمشعل این نوع از مشعل ها یا از جنس سیلیکون کارباید بوده و یا از فولاد نسوز می باشد. وجود زائده ها بر روی سطح کلاهک سر مشعل بابت افزایش سطح تماس می باشد.
مشعل های اتمسفریک
در مشعل های اتمسفریک ، سرعت خروج گاز از نازل (اوریفیس) موجب ایجاد خلاء نسبی در مجاورت لوله شده و هوای اطراف به داخل لوله (پدیده ونتوری) مکیده می شود. مشعل های گازی اتمسفریک بدون فن کار می کنند و نیاز به دمنده هوای احتراق ندارند.
این مشعل ها بسیار ارزان بوده و نیاز به تجهیزات زیادی در بخش ادوات خط احتراق نخواهند داشت. این مشعل ها به دلیل ساختمان بسیار ساده آنها برای کوره های مدرن مناسب نمی باشند و قابلیت کنترل نسبت هوا و سوخت برای اجای منحنی دمایی رشد حرارتی در داخل محفظه کوره مناسب نمی باشند.
