فیزیک احتراق
احتراق اولیه مخلوط سوخت و هوا احتیاج به انرژی دارد. این انرژی در سوخت گاز کمتر و در سوخت مایع و جامد به ترتیب بیشتر است. انرژی لازم جهت احتراق در دیگ های امروزی که بصورت اتوماتیک کار می کنند توسط جرقه الکتریکی است. ولتاژ این جرقه نزدیک به 11 کیلوولت است. این جرقه باعث روشن شدن شمعک گازی شده و به نوبه خود باعث ایجاد شعله اصلی می شود، گاهی شمعکی نیز وجود ندارد، که با واسطه دمای همین جرقه شعلی اصلی تشکیل می شود.
این نکته هم لازم به یادآوریست که به دلیل جلوگیری از خطر در زمان احتراق اولیه و ضربه ها و تنش های ایجاد شده و همچنین با توجه به اینکه شعله شمک با حداقل میزان سرعت مخلوط سوخت و هوا تنظیم شده است، معمولا در این موقع میزان هوا و سوخت باید در حداقل باشد. قابل تذکر است که عمل اختلاط آنچنان سریع صورت می گیرد که در نزدیک ترین فاصله محل اشتعال شرایط احتراق کامل برقرار می گردد.با ایجاد شعله و تایید آن شعله شمعک خاموش می شود. در اینحال شعله اصلی باید کاملا پایدار باشد. در غیر این صورت نوسان شعله جهت احتراق کامل و مطلوب و شرایط کاری دیگ اصلا مطلوب و قابل قبول نیست و عمل حرارتی صحیحی صورت نخواهد گرفت.درضمن شعله باید در فاصله مناسبی از دهانه مشعل قرار گیرد. این فاصله توسط سرعت احتراق مخلوط سوخت و هوا در ارتباط با میزان جریان مخلوط در دهانه مشعل و نیز فاصله و زمان لازم جهت اختلاط به نسبت های تئوری تعیین می گردد. نهایتا اختلاط سوخت و هوا باید سریع باشد و دمای میدان شعله بیشتر از دمای اشتعال سوخت باشد.
در ضمن اختلاط هوا و سوخت باید در دهانه مشعل صورت گیرد، در غیر این صورت ممکن است شعله در دهانه مشعل پس زده و باعث انفجار در داخل آن شود.همچنین جهت مخلوط کردن هوا و سوخت در دهانه مشعل می توان توسط صفحه منحرف کننده ای (دیفیوزر) جریان هوا را در دهانه مشعل به صورت چرخشی درآورده و باعث مخلوط شدن آن با سوخت شده تا احتراق کامل صورت گیرد. البته مشعل های چرخش محوری که معمولا در دیگ های لوله آبی کاربرد دارند نیز چنین عملی را انجام می دهند. با چرخش بیشتر هوا در دهانه مشعل اختلاط سریع تر صورت می گیرد. جرم هوای لازم تقریبا 16 برابر جرم سوخت است. به طوریکه طرح جریان هوا بر عمل اختلاط حاکم است نه طرح جریان سوخت. (نکته قابل بررسی در تنظیمات مشعل).
ایجاد جریان چرخشی هوا امتیاز دیگری هم دارد و آن برگشت دوباره گازهای داغ شعله به منطقه اشتعال است که باعث افزایش دما در این منطقه بخصوص در موارد تابشی، در اطراف دهانه مشعل می گردد. این عمل باعث افزایش میزان احتراق می شود. البته متذکر می شویم که برگشت بیش از حد گازهای داغ می تواند اثر منفی بر پایداری شعله داشته باشد.
زیرا این گازها دوباره باید به سمت جلو رانده شوند که به علت ازدیاد حجمشان باعث افزایش سرعت جلوبرنده شعله خواهند شد که منجر به کاهش سرعت احتراق می گردد. و همچنین بیشتر گازهای داغ برگشتی، شامل محصولات خنثی و سایر مواد حاصل از احتراق است. مواد خنثی سبب کاهش میزان احتراق و سایر مواد سبب افزایش آن می گردد. بنابراین عمل دوباره برگشتی عملی بهینه است که نیاز به تجربه برای کسب نتیجه صحیح را دارد.
نمونه ای از طرح دوباره برگشتی با صفحه منحرف کننده (دیفیوزر) در شکل زیر این موضوع را نشان می دهد. 
» استقرار شعله درون کوره:
فضای کوره نقش بسیار مهمی در استقرار و تکمیل آن در کوره دارد. گسترش شعله به خارج کوره باعث مشکلاتی نظیر آسیب دیدن اجزای تحت فشار دیگ، نشست رسوب بر روی سطوح داغ فلز و سرد شدن سوخت های گازی شکل که به نوبه خود موجب احتراق ناقص می شوند دارد. بنابراین باید هماهنگی کاملی بین بهینه سازی مهندسی کوره و طراحی مشعل جهت دستیابی به بهترین راندمان، باشد، که این موضوع نیز نیاز به تجربه کافی دارد. الزاما هرچه کوره بزرگتر درنظر گرفته شود زمان و مکان بیشتری جهت واکنش احتراق ایجاد شده و وقوع احتراق ناقص کاهش خواهد یافت.
میزان حرارت آزاد شده به نسبت حجمی در سوخت های گازی و سوخت سنگین به شرح جدول ذیل است:
|
استانداردهای ساخت دیگ های لوله آتشی مقدار حرارت داده شده به کوره را نسبت به قطر آنها محدود کرده است. حداکثر حرارت داده شده براساس ارزش گرمایی خالص،12MW برای کوره ای است که قطر داخلی آن 1.4m تا 1.8m با سوخت سنگین (مازوت) یا گاز است. کوره های با قطر کمتر قدرت جذب حرارت کمتری دارند. که باید در استاندارد ساخت حتما لحاظ گرددد
با سلام،