Arzător

Arzătorul unui aragaz pe gaz.

Un arzător este o componentă a unei instalații de ardere , în care are loc amestecarea unui combustibil și a unui combustibil și, ulterior, reacția de ardere inițiată de un declanșator , în general cu producerea de flacără (există, de asemenea, o combustie specială numită "fără flacără " , adică „ fără flacără ” ^[1] ).

Clasificare

Clasificarea arzătoarelor nu este unică; de fapt, există multe criterii de clasificare, precum puterea , structura, tipul de combustibil utilizat, care poate fi solid (de exemplu cărbune , eventual pulverizat), lichid (de exemplu nafta , etanol, motorină , kerosen ) sau gazos (pentru exemplu metan ).

Din punct de vedere structural, există în general două tipuri de arzătoare:

arzătoare de aer aspirat sau atmosferice
arzătoare cu aer suflat.

Primele sunt de uz civil (cazane montate pe perete, sobe); în acest caz, aerul este aspirat atât de natural din combustibil datorită unei conducte care prezintă o îngustare a secțiunii în punctul în care combustibilul este injectat, exploatând astfel efectul „ Venturi ”.
Arzatoarele de aer suflate au o admisie forțată de aer, datorită unui ventilator amplasat în amonte de arzătorul însuși. Sunt utilizate în toate aplicațiile industriale (generatoare de abur , generatoare de aer cald, cuptoare industriale) și în unele aplicații civile (cazane de uz casnic).

Operațiune

La arzătoarele industriale se adoptă o serie de măsuri pentru a obține standarde adecvate de siguranță în funcționare. În special, dispozitivele electronice de comandă efectuează o serie de verificări în timpul ciclului de aprindere și în timpul arderii.

Ciclul de aprindere

Verificarea etanșeității: etanșeitatea electrovalvei de alimentare cu gaz este verificată cu ajutorul unui echipament special
Spălare: camera de ardere este ventilată pentru a se asigura că nu există reziduuri de gaz, pentru această operație se folosește în mod normal același ventilator , care va furniza apoi aerul necesar pentru ardere.
Aprindere: electrovalva de alimentare cu combustibil este deschisă și în același timp electrodul de aprindere este alimentat prin intermediul transformatorului de aprindere cu o tensiune de câteva mii de volți (aproximativ 5000 ÷ 8000 V) pentru a obține o scânteie care declanșează aprinderea . ardere.
Controlul combustiei: un senzor special verifică prezența flăcării, dacă este absentă câteva secunde, senzorul informează echipamentul electronic care blochează sistemul. Restaurarea funcționării are loc numai manual.

Controlul prezenței flăcării

Pe toată perioada în care arzătorul funcționează, prezența flăcării este monitorizată de un senzor special.

Cele mai comune sisteme de control al prezenței flăcării sunt cele de ionizare și fotosenzorii.

Senzori de ionizare

Senzorii de ionizare sunt compuși în esență dintr-o pereche de electrozi din material rezistent la căldură. Ionizarea generată de flacără este exploatată, sistemul de control detectează curentul slab (5 ÷ 15 μA ) care curge între cei doi electrozi.

Beneficii:

detectează doar flacăra ionizată, polarizarea unică,
cost redus al dispozitivului,
construcție robustă, nu sunt necesare precauții excelente pentru instalare,
economii suplimentare dacă sunt utilizate și pentru aprindere,
vă permite să reglați flacăra „fără vedere”

Dezavantaje:

flacăra trebuie să lovească electrozii,
materialul de construcție se degradează odată cu creșterea temperaturii,
întreținerea necesară datorită oxidării,
semnalul redus produs poate da incertitudine la citire (distanțe mari),
are nevoie de o izolare bună la sol,
flăcările cu putere redusă sunt nedetectabile.

Senzori foto

Fotosenzorii sunt compuși din doi electrozi așezați în interiorul unui bec de cuarț umplut cu gaz ionizabil. Când becul este lovit de lumina flăcării, gazul conținut se ionizează și devine ușor conductor. Curentul care curge între cei doi electrozi este detectat de sistemul de control care semnalează prezența flăcării. Acești senzori sunt sensibili numai la anumite lungimi de undă din domeniul ultraviolet (200 ÷ 300 nm ), ceea ce le face insensibile la interferențele de la lămpile utilizate pentru iluminat.

Beneficii:

Nu necesită contact direct al flăcării,
detectează, de asemenea, flăcări mici,
generează un semnal mai puternic și mai puțin critic decât electrodul,
menținut curat, sistemul nu necesită întreținere până la epuizare

Dezavantaje:

are o durată limitată, de obicei 10.000 de ore (se epuizează gazul)
instalat lângă flacără trebuie răcit (T <50 ° C) e
protejat de o lamă de cuarț, corpul este relativ fragil,
în unele condiții gazul devine autoconductor (eroare de citire),
poate detecta flacăra arzătoarelor adiacente (eroare de citire),
are un cost relativ ridicat în timp (înlocuire).

Raport de modulație

Raportul de modulație este un număr adimensional , exprimat ca raport 1 peste x. Se utilizează pentru a măsura capacitatea unui arzător din interiorul unui cazan de a varia dimensiunea flăcării în raport cu sarcina termică necesară în acel moment. Arzătoarele care pot beneficia de un raport de modulație scăzut (1:10 este mai bun decât 1: 5), depășesc problema care apare la cazanele tradiționale, pe baza unei operații „stop and go” pentru care se aprinde complet sau stinge flacăra după cum este necesar. De fapt, un arzător cu modulație permite cazanului să rămână întotdeauna pornit, chiar și la flacără scăzută, crescând considerabil eficiența acestuia și reducând pierderile.

Exemple

Arzător pilot

Un arzător pe o platformă petrolieră . În acest caz, se folosește un arzător pilot.

La arzătoarele industriale aprinderea arderii nu se efectuează cu un electrod, ci cu un alt arzător, care poartă numele de „arzător pilot”. Nu are nicio funcție în sensul procesului, dar flacăra sa servește doar la aprinderea arzătorului principal și la alimentarea cu combustie. De obicei, pilotul este aprins mai întâi (evident echipat cu un electrod de aprindere metalic), flacăra este detectată și, dacă este prezentă, după câteva secunde se introduce combustibilul și se aprinde arzătorul principal.

Arzător hiperstichiometric

Tipul de arzător este adesea prezent pe cazanele de încălzire casnice cu un amestec de aer - gaz îmbogățit cu oxigen . Această tehnologie garantează emisii poluante scăzute de NOx și dioxid de carbon . În special forma V a flăcării.

Arzător cu tub radiant

Sunt aparate echipate cu un canal (liniar, în formă de U, dublu P) în care circulă fumurile de ardere. Acestea sunt utilizate în toate acele procese (în special cele metalurgice) în care nu trebuie să existe contact fizic între fum și materialul care trebuie încălzit, realizând astfel schimbul de căldură în totalitate prin radiații .
Fumul de ardere este evacuat direct din arzător și conținutul lor de entalpie este deseori exploatat pentru preîncălzirea aerului, crescând astfel eficiența sistemului.

Arzătoare de auto-recuperare și auto-regenerare

Pentru a crește eficiența și, prin urmare, a reduce consumul de combustibil, pot fi utilizate arzătoare care sunt capabile să recupereze căldura fumului pentru a preîncălzi aerul de ardere, înainte de a se amesteca cu combustibilul.
Arzătoarele de auto-recuperare sunt structurate astfel încât fumul și aerul să se întâlnească (fără amestecare) în contracurent, astfel încât aerul să poată căldura din fum. Un exemplu tipic sunt arzătoarele cu tuburi radiante.
Arzătoarele cu autoregenerare sunt cele mai eficiente; au un material (de ex. sfere metalice) capabil să rețină căldura vaporilor și să o elibereze în aer. De asemenea, lucrează întotdeauna în perechi. Pentru fiecare cuplu, unul acționează ca un adevărat arzător, celălalt ca un șemineu; arzătorul emite flacără, al cărei fum este aspirat de coșul de fum: în interiorul sferelor metalice preia căldura fumurilor, încălzindu-se. Când sferele ating o temperatură ridicată, rolurile sunt inversate și coșul de fum funcționează ca un arzător: aerul de ardere trece prin sfere și se încălzește, există o flacără și fumul este aspirat din coșul său de fum complementar. Evident, când sferele arzătorului sunt reci și cele din șemineu fierbinte, rolurile vor fi inversate din nou.