Ο καυστήρας είναι το αναγκαίο εξάρτημα ενός φούρνου, του εξασφαλίζει την άριστη καύση του υγρού ή του αερίου καυσίμου.
Τα χαρακτηριστικά του καυστήρα πρέπει να είναι τέτοια ώστε να εξασφαλίζουν τη γρήγορη και ομοιόμορφη ανάμιξη του καυσίμου και του εισαγόμενου αέρα, με σκοπό να επιτύχουμε ακαριαία καύση και υψηλή θερμοκρασία της φλόγας.
Καυστήρες αερίου
Για να επιτύχουμε ικανοποιητική καύση, με αέριο καύσιμο, είναι πολύ πιο εύκολο παρά με τα υγρά καύσιμα, διότι είναι πολύ πιο εύκολο να αναμιχθούν αέριο και ο εισερχόμενος αέρας. Έτσι, η καύση των αερίων μπορεί να επιτευχθεί με εξοπλισμό που δεν είναι πολύπλοκος.
Οι απλοί καυστήρες αερίου αποτελούνται από ένα σωλήνα που φέρει μικρές οπές στο ένα άκρο του, οι οποίες στοχεύουν προς το θάλαμο καύσης.
Ο αέρας εισόδου μπαίνει στο θάλαμο καύσης από δύο διαφορετικά σημεία. Ένα μέρος του αναρροφάται απ’ ευθείας χάρις στην πτώση πίεσης που δημιουργείται από το φαινόμενο VENTURI και επιτυγχάνεται από την ταχύτητα του καυσίμου αερίου που περνά μέσα από το σωλήνα του καυστήρα. Ο αέρας αυτός αναμιγνύεται με το αέριο πριν να φθάσει στην άκρη του καυστήρα και ονομάζεται πρωτογενής αέρας. Ένα άλλο μέρος αέρα μπαίνει από τις πλευρικές εισόδους (ανοίγματα) και ονομάζεται δευτερογενής αέρας.
Φυσικά οι καυστήρες αερίου μπορούν να κατασκευαστούν κατά διαφόρους τρόπους όσον αφορά το σημείο αναρρόφησης του καυστήρα και το σημείο εισόδου του δευτερογενούς αέρος. Σε πολλές περιπτώσεις ο εισερχόμενος αέρας μπαίνει στο θάλαμο καύσης από ένα μόνο σημείο, τα πλευρικά ανοίγματα.
Καυστήρες λαδιού
Λαμβάνοντας υπ’ όψη ότι μόνο οι ατμοί των υδρογονανθράκων καίγονται, είναι απαραίτητο να εξαερωθούν τα υγρά καύσιμα πριν λάβει χώρα η καύση. Από την άλλη πλευρά για να συντομεύσουμε τους χρόνους εξαέρωσης, η επιφάνεια του υγρού πρέπει να είναι όσο πιο εκτεταμένη γίνεται.
Για να επιτύχουμε λοιπόν γρήγορη καύση είναι αναγκαίο το υγρό καύσιμο να εισέλθει μέσα στο θάλαμο καύσης υπό μορφή λεπτού καταιονισμού σταγονιδίων, τα οποία απορροφώντας θερμότητα ακτινοβολίας από τη φλόγα και από το διάπυρο τοίχο των πυριμάχων που περιβάλλει τον καυστήρα εξατμίζονται αμέσως και ανακατεύονται με τον εισερχόμενο αέρα.
Η μετατροπή του υγρού καυσίμου σε σταγονίδια, που ονομάζεται κανονικά εκνέφωση λαμβάνει χώρα κατά διαφόρους τρόπους:
Α) Με τη χρησιμοποίηση ατμού εκνέφωσης
Για να επιτευχθεί αυτό, χρησιμοποιούμε την κινητική ενέργεια του ατμού για να μετατρέψουμε το μαζούτ σε ένα νέφος σταγονιδίων. Σ’ αυτόν τον τύπο του καυστήρα, συνήθως, το μαζούτ προθερμαίνεται για να χαμηλώσουμε το ιξώδες του, έτσι ώστε να διευκολύνουμε την άντληση και την εκνέφωση.
Β) Με τη χρήση αέρος εκνέφωσης
Ο τύπος αυτός βασίζεται στην ίδια αρχή, όπως του ατμού, χρησιμοποιώντας όμως αέρα. Είναι πάντως λιγότερο αποδοτικός από τον τύπο που χρησιμοποιεί ατμό διότι ο ατμός, εκτός από την κινητική ενέργεια, χρησιμοποιεί τη θερμική ενέργεια. Η ενέργεια αυτή έχει μεγαλύτερη χρησιμότητα στην περίπτωση που χρησιμοποιούμε ποσότητα ατμού, παρά όταν χρησιμοποιούν ίση ποσότητα αέρα.
Γ) Μηχανική εκνέφωση
Το λάδι μετατρέπεται σε σταγονίδια όταν επωφεληθούμε από την κινητική ενέργειά του καθώς περνά μέσα από ένα ειδικό περιστρεφόμενο ακροφύσιο. Ο τύπος αυτός του καυστήρα πολύ σπάνια χρησιμοποιείται επειδή για τη χρήση του απαιτείται μεγάλη πίεση λαδιού. Οι συχνότερα χρησιμοποιούμενοι καυστήρες είναι αυτοί που έχουν εκνέφωση με ατμό, λόγω της μεγάλης απόδοσής των.
Στους καυστήρες που λειτουργούν με εκνέφωση ατμού το μαζούτ μπαίνει από ένα εσωτερικό σωλήνα, ενώ ο ατμός διέρχεται μέσα από ένα συγκεντρικό εξωτερικό σωλήνα. Το λάδι μετατρέπεται μηχανικά σε ένα χονδροειδή αφρό στην εσωτερική κεφαλή, μετά ανακατεύεται με τον ατμό στο θάλαμο αμάμιξης, πριν περάσει από τα στενά ανοίγματα και βγει από το ακροφύσιο.
Ο ατμός διατηρείται πάντοτε ελαφρώς υψηλότερη πίεση από το μαζούτ.
Το μίγμα που σχηματίζεται με αυτόν τον τρόπο αποτελείται από πολύ μικροσκοπικές φυσαλίδες ατμού που σκεπάζονται από ένα ελαφρό υμένιο μαζούτ.
Ο αφρός εισάγεται μέσα στο θάλαμο καύσης δια των οπών του ακροφυσίου του καυστήρα.
Λόγω της διαφοράς πιέσεως που υπάρχει ανάμεσα στο ακροφύσιο του καυστήρα και στο θάλαμο καύσης, οι φυσαλίδες του ατμού σπάνε. Με αυτόν τον τρόπο το υμένιο του λαδιού μετατρέπεται σε πολύ μικρά σταγονίδια τα οποία ερχόμενα σε επαφή με τον αέρα και την υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος καίγονται ταχύτατα.
Ο σωλήνας ενός καυστήρα λαδιού μπορεί γενικά να αφαιρεθεί, ξεβιδώνοντας ένα σφιγτήρα, δίνοντας μας την ευκαιρία να καθαρίσουμε τα ακροφύσια.
Μικτοί καυστήρες
Το χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτού του καυστήρα, είναι ότι έχει δυο καυστήρες συνδυασμένους σε ένα μόνο μηχανικό συγκρότημα. Οι δυο καυστήρες είναι ανεξάρτητοι για τους δυο τύπους καυσίμου.
Οι καυστήρες αυτοί μας επιτρέπουν να χρησιμοποιούμε, είτε μαζούτ, είτε αέριο, είτε και τα δυο μαζί. Λόγω αυτής της ευκαμψίας των χρησιμοποιούνται πάρα πολύ συχνά.
Σ’ ένα τυπικό παράδειγμα μικτού καυστήρα ο καυστήρας λαδιού βρίσκεται στο κέντρο, ενώ το αέριο διοχετεύεται σ’ ένα κυκλικό διανομέα που διαχωρίζεται μέσω ενός πυρίμαχου μπλοκ και ο οποίος φέρει πολλούς καυστήρες.
Ο πρωτογενής αέρας μπαίνει από ανοίγματα στο κεντρικό μέρος, ενώ ο δευτερογενής αέρας για τους καυστήρες αερίου, μπαίνει από τα πλάγια.
Καυστήρες πιλότοι
Όλοι οι καυστήρες των φούρνων είναι εξοπλισμένοι με καυστήρες πιλότους, σκοπός των οποίων είναι να προμηθεύσουν μια άσβεστη πηγή ανάφλεξης, για τους καυστήρες γκαζιού και λαδιού.
Οι πιλότοι, παρ’ όλο που καίνε το ίδιο γκάζι, όπως και οι κύριοι καυστήρες, έχουν εντελώς ξεχωριστή γραμμή τροφοδοσίας που είναι ικανή να εξασφαλίσει συνεχή ροή αερίου σε χαμηλότερη πίεση, βεβαιώνοντας μας έτσι ότι η φλόγα τους παραμένει συνεχώς αναμμένη.
Η κύρια χρησιμότητα των πιλότων είναι να εγγυηθούν τη συνεχή παρουσία μιας φλόγας, όταν οι κύριοι καυστήρες, για διάφορους λόγους σβήσουν. Η συνεχής παρουσία της φλόγας εξασφαλίζει ότι δεν θα δημιουργηθεί συγκέντρωση αέριου στο θάλαμο καύσης. Συγκεντρώσεις τέτοιας μορφής οδηγούν σε κίνδυνο έκρηξης.
Οι πιλότοι ανάβονται εύκολα, επειδή έχουν περιορισμένη ροή αερίου. Χρησιμοποιούνται για να ανάβουμε από αυτούς τους κύριους καυστήρες. Ο πρωτογενής αέρας αναρροφάται μέσα στον καυστήρα, λόγω της πτώσεως πιέσεως που δημιουργείται από το σωλήνα τύπου VENTURI. Η ποσότητα του αέρα ρυθμίζεται από ένα ρεγγουλατόρο.
Χωρίς καμιά εξαίρεση, οι πιλότοι είναι πάντα οι πρώτοι που ανάβουμε και οι τελευταίοι που σβήνουμε κατά τη χρήση των φούρνων.
Εγκατάσταση καυστήρων
Η εγκατάσταση των καυστήρων έχει γενικά πολλές ιδιαιτερότητες γιατί υπάρχουν σοβαρά ζητήματα λειτουργικότητας και ασφάλειας. Είναι πολύ χρήσιμο να έχει κανείς υπόψη του τα ιδιαίτερα τεχνικά προβλήματα που αφορούν στους καυστήρες πετρελαίου οι οποίοι συναντώνται και στην πλειοψηφία των εφαρμογών. Ωστόσο την πλέον ξεχωριστή περίπτωση συνιστούν και από τη σκοπιά της εγκατάστασης οι καυστήρες αερίου και οι μεικτοί καυστήρες
Α) ΚΑΥΣΤΗΡΕΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ
Παροχή πετρελαίου
Η καλή λειτουργία του καυστήρα εξαρτάται από την τροφοδοσία με πετρέλαιο του καυστήρα. Το σύστημα του βρόγχου έχει αποδεχθεί το καλύτερο σύστημα. Το σύστημα του βρόγχου αποτελείται εκτός των σωλήνων και από τα ακόλουθα μέρη: Αντλία βρόγχου με φίλτρο πετρελαίου, Διαχωριστή αέρος, Ρυθμιστή πίεσης βρόγχου, Προθέρμανση γραμμών πετρελαίου (μαζούτ). Λόγω της ανάγκης της προθέρμανσης του μαζούτ ένας θερμοστάτης απαιτείται για τον έλεγχο της προθέρμανσης και εξοικονόμησης ενέργειας. Ο θερμοστάτης διακόπτει την προθέρμανση όταν το πετρέλαιο είναι 50-60οC. Η ακριβής ρύθμιση της θερμοκρασίας προιθέρμανσης εξαρτάται από το ιξώδες του μαζούτ.
Διπλά φίλτρα
Οι καυστήρες πετρελαίου όπως γνωρίζουμε χρησιμοποιούνται και σε κοινές κτιριακές εγκαταστάσεις. Στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις στις οποίες απαιτείται η συνεχής λειτουργία είναι αναγκαία η τοποθέτηση διπλών φίλτρων. Τα βρώμικα φίλτρα πρέπει να πλένονται με ντίζελ. Το μη χρησιμοποιούμενο φίλτρο μπορεί να λυθεί κατά την διάρκεια της λειτουργίας με τη χρήση της τριόδου βάνας. Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται αντλίες πετρελαίου ατέρμονος. Η παροχή της αντλίας βρόγχου πρέπει να είναι 1,5-2,0 φορές της μέγιστης κατανάλωσης των καυστήρων. Συνιστάται η εγκατάσταση διαχωριστών αέρος.
Επίσης συνιστάται τα φίλτρα να είναι προθερμαινόμενα καθώς και η προθέρμανση των γραμμών μαζούτ, οι απολήξεις των σωλήνων τροφοδοσίας πετρελαίου πρέπει να επιτρέπουν σύνδεση χωρίς τέντωμα των εύκαμπτων σωλήνων του πετρελαίου. Και η σύνδεση του πετρελαίου και η ηλεκτρική σύνδεση πρέπει να επιτρέπουν άνοιγμα του καυστήρα με περιστροφή.
Φίλτρο
Για την προστασία της αντλίας του καυστήρα και του συστήματος τροφοδοσίας είναι βασικό να τοποθετηθεί ένα φίλτρο στην κατάληξη της παροχής πετρελαίου στον καυστήρα. Οι παρακάτω ανωμαλίες μπορούν να συμβούν αν δεν τοποθετηθεί φίλτρο.
– Μπλοκάρισμα της αντλίας.
– Μπλοκάρισμα Η/Μ βαλβίδων
και μπέκ.
Διαχωριστές αέρα
Κατά τη λειτουργία υπάρχουν φυσαλίδες αέρος και αερίων στο πετρέλαιο. Αυτές σαν αποτέλεσμα έχουν την ξαφνική πτώση της πίεσης, και βλάβες του καυστήρα. Ένας διαχωριστής αέρα πρέπει να τοποθετείται εκεί που συνδέεται το σύστημα των δυο σωλήνων στον καυστήρα, με αποτέλεσμα την επιστροφή των φυσαλίδων στη δεξαμενή μέσω των επιστροφών του βρόγχου. Πρέπει να τηρούνται κατά την εγκατάσταση οι διευθύνσεις ροής που αναγράφονται στον διαχωριστή. Ο διαχωριστής αέρα πρέπει να τοποθετηθεί όσο γίνεται πιο κοντά στον καυστήρα.
Για την αποφυγή εξάτμισης του νερού από το πετρέλαιο, η ελάχιστη πίεση ανακυκλοφορίας, (συμπεριλαμβανόμενου ενός συντελεστή ασφαλείας), πρέπει να ρυθμίζεται.
Προθέρμανση γραμμής
πετρελαίου με αντίσταση
Κατά την εγκατάσταση της αντίστασης αποφεύγουμε το τύλιγμα, αλλά τοποθετούμε την αντίσταση παράλληλα με τον άξονα της γραμμής του πετρελαίου. Η φόρτιση της γραμμής πρέπει να είναι 30 watt/μέτρο. Τάση λειτουργίας 220- 380 V. Η αντίσταση απλώνεται κατά μήκος της σωλήνας ώστε οι απολήξεις της αντίστασης να είναι στο ίδιο σημείο. Είναι προϋπόθεση η αντίσταση να ακουμπάει τον σωλήνα και να μονωθεί με μόνωση που να αντέχει την θερμοκρασία του πετρελαίου.
Β) ΚΑΥΣΤΗΡΕΣ ΑΕΡΙΟΥ ΚΑΙ ΜΕΙΚΤΟΙ ΚΑΥΣΤΗΡΕΣ
Γραμμή αερίου
Το αέριο θα πρέπει να προσάγεται στον καυστήρα με τον συντομότερο δρόμο. Η πτώση πίεσης του αερίου θα πρέπει να είναι ελάχιστη. Η γραμμή προσαγωγής φυσικού αερίου χαμηλής πίεσης θα πρέπει να είναι τουλάχιστον ένα μέγεθος μεγαλύτερη από την διάσταση του συγκροτήματος βαλβίδας. Προστασία από τη διάβρωση για εσωτερικές γραμμές.
Δοκιμή στεγανότητας
δικτύου σωλήνων
Οι εσωτερικές και οι εξωτερικές γραμμές υπόκεινται σε μια προκαταρκτική και σε μια κύρια δοκιμή.
Η προκαταρτική δοκιμή γίνεται χωρίς το συγκρότημα βαλβίδας, με πίεση 1 bar με αέρα (όχι οξυγόνο) ή αδρανές αέριο. Η κύρια δοκιμή περιλαμβάνει όλο το δίκτυο σωληνώσεων από την κεντρική βάνα μέχρι τη βαλβίδα του καυστήρα με την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα κλειστή, με αέρα (όχι οξυγόνο) ή αδρανές αέριο με πίεση μεγαλύτερη κατά 1.1 φορές από την πίεση λειτουργίας, τουλάχιστον όμως 50 mbar.
Μετρητής αερίου
Η θέση, ο τύπος και το μέγεθός του μετρητή ορίζονται από την εταιρεία αερίου. Πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο μετρητές εγκεκριμένοι από έγκυρους οίκους πιστοποίησης.
Απορροφητές θορύβου
Αν υπάρχουν απορροφητές θορύβου θα πρέπει ο καυστήρας να ξαναρυθμιστεί λόγω μείωσης της απόδοσής του. Για τον έλεγχο απαιτείται μέτρηση καυσαερίων.
Γενικές οδηγίες για το λεβητοστάσιο
Αν η σχεδίαση του λεβητοστασίου υπόκειται στους κανονισμούς για τα λεβητοστάσια θα πρέπει να ελεγχθούν οι θέσεις του διακόπτη έκτακτης ανάγκης, της κεντρικής αποφρακτικής διάταξης για το αέριο καθώς επίσης και ο εξαερισμός σωληνώσεων και λεβητοστασίου. Βλάβες θα πρέπει να αναφέρονται στην αναφορά συντήρησης. Σε λέβητες ατμού τα αποτελέσματα της δοκιμής στεγανότητας πρέπει να αναφέρονται.
