ชนิดของหัวพ่นไฟ

 

หัวเผาแก๊ส (Gas Burnrs)

          นอกเหนือจากข้อกำหนดด้านความปลอดภัย  หัวเผาแก๊สยังง่ายต่อการออกแบบอีกด้วย  หม้อไอน้ำที่มีขนาดเล็กจะใช้หัวเผาที่ความดันบรรยากาศแบบง่าย ๆ อากาศและแก๊สโดยรอบจะถูกดูดเข้าเตาเผาเอง  แต่จากการที่อากาศและแก๊สยังไม่ผสมกันดีทำให้มีปริมาณอากาศส่วนเกินเข้าไปในเตาเผามากเกินไปและนำไปสู่การเกิดการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์  และเมื่ออากาศส่วนเกินดังกล่าวร้อนขึ้นก็จะพาความร้อนผ่านออกไปทางปล่อง  ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำลดลง

          การเผาไหม้ขอหม้อไอน้ำขนาดใหญ่  ห้องเผาไหม้จำเป็นต้องมีหัวเผาที่เหมาะสม  และควบคุมอากาศและแก๊สที่ผสมกันได้  เพื่อที่จะสามารถควบคุมความยาวและรูปร่างของเปลวไฟ  และยังสามารถควบคุมปริมาณของอากาศที่เผาไหม้ให้ทำการเผาไหม้มีประสิทธิภาพสูงสุด

หัวเผาน้ำมัน (Oil Burners)

          การใช้งานหัวเผาน้ำมันค่อนข้างจะยุ่งยากซับซ้อน  เพราะว่าเชื้อเพลิงต้องอยู่ในสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเผาไหม้ที่สะอาดและรวดเร็ว  และด้วยข้อกำหนดเช่นนี้จำเป็นต้องเปลี่ยนรูปน้ำมันให้อยู่ในสภาวะที่เป็นฝอยละอองละเอียด (Atomization) เพื่อให้น้ำมันกลายเป็นฝอยเล็ก ๆ มีขนาดตามที่ต้องการ  สามารถทำได้ถ้าน้ำมันอยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสมและมีความหนืดที่ถูกต้อง  ถ้าอุณหภูมิต่ำเกินไปหยดน้ำมันก็จะใหญ่  การเผาไหม้ก็จะไม่ดีและก่อให้เกิดเขม่าและควัน  แต่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป  หยดน้ำมันก็จะเล็กเกินไปทำให้ผ่านเปลวไฟเร็วเกินกว่าที่จะเผาไหม้ได้  ไม่ว่าจะเกิดในกรณีใดก็ตามเชื้อเพลิงก็จะถูกใช้ไปอย่างเต็มที่  และยิ่งไปกว่านั้นพื้นผิวถ่ายเทความร้อนก็จะเสื่อมสภาพลง

          หัวเผาน้ำมันแบ่งออกเป็น 3 อย่าง  แบบที่ใช้ง่ายที่สุดและมีการใช้อย่างกว้างขวางที่สุดก็คือ  แบบพ่นด้วยความด้น (Pressure Jet)  คือน้ำมันจะถูกสูบขึ้นมาที่ความดันผ่านหัวฉีด  แบบที่ 2 คือแบบเป่าด้วยอากาศหรือไอน้ำ (The Air or Steam Blast Type)  จะใช้ความดันอากาศหรือไอน้ำเพื่อพ่นน้ำมันให้กลายเป็นฝอยน้ำมัน  ในขณะที่หัวเผาแบบโรตารี่คัพ (Rotary Cup)  จะใช้การบังคับด้วยแรงเหวี่ยงเพื่อทำให้น้ำมันกลายเป็นฝอยน้ำมันหัวเผา  แต่ละประเภทก็จะมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป

          แบบพ่นด้วยความดัน (Pressure Jet)

          ข้อดี

          -  โครงสร้างเรียบง่ายและมีราคาถูก

          -  มีหลายขนาดให้เลือกเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้ประโยชน์

          -  สามารถปรับรูปร่างของเปลวไฟได้  มีตั้งแต่ผอมยาวไปจนถึงสั้นกว้างซึ่งทำให้เหมาะสมกับห้องเผาไหม้ของหม้อไอน้ำทุกประเภท

          ข้อเสีย

          -  น้ำมันที่สกปรกมักจะอุดตันทำให้ต้องมีการกรองอย่างละเอียด

          -  มีข้อจำกัดอัตราส่วน Turn-down  เพียง 2 : 1

          -  เกิดความเสียหายได้ง่ายระหว่างการทำความสะอาด

          -  ต้องการอุณหภูมิในรอ่นน้ำมันสูงที่สุดเพื่อต้องเปลี่ยนรูปน้ำมันให้อยู่สภาวะที่เป็นฝอยละเอียด

          แบบเป่าด้วยอากาศหรือไอน้ำ (Air or Steam Blast Atomiser)

          ข้อดี

          -  มีโครงสร้างที่ทนทานแข็งแรง

          -  มีอัตราส่วน Turn-down ที่ดีคือ 4 : 1

          -  มีการควบคุมอากาศหรือเชื้อเพลิงที่ใช้ในการเผาไหม้ได้ตลอดเวลา

          -  สามารถเผาไหม้กับน้ำมันเตาได้เป็นอย่างดี

          ข้อเสีย

          -  พลังงานที่ใช้เพื่อเปลี่ยนรูปน้ำมันให้อยู่ในสภาวะที่เป็นฝอยละเอียดต้องเป็นอากาศที่อัดหรือไอน้ำ

          ถ้วยหมุน (Rotary Cup)

          ข้อดี

          -  มีอัตราส่วน Turn-down  ที่ดีคือ 4 : 1

          -  สามารถเปลี่ยนรูปน้ำมันให้อยู่ในสภาวะที่เป็นฝอยละเอียดสำหรับน้ำมันเตาได้เป็นอย่างดี

          -  ใช้อุณหภูมิต่ำในการอุ่นน้ำมันเพื่อเปลี่ยนรูปน้ำมันให้อยู่ในสภาวะที่เป็นฝอยละเอียด

          ข้อเสีย

          -  การบำรุงรักษาซับซ้อนยุ่งยากและราคาแพง

          -  ต้องใช้ไฟฟ้าเพื่อหมุนถ้วย  หัวเผาน้ำมันและแก๊สที่ผลิตขึ้นและจำหน่ายในประเทศ  ต้องเป็นไปตามกฎหมายเพื่อความปลอดภัยและมาตรฐานการปล่อยมลพิษ

การควบคุมหัวเผา (Burner controls)

          ต้องมีการพิจารณาระบบการควบคุมที่จำเป็นเพื่อให้สอดคล้องกับการเลือกประเภทของหัวเผา (Burner)  ระบบการควบคุมแบบที่ง่ายที่สุดก็คือ  ระบบการควบคุมแบบ ON/OFF ซึ่งหมายถึงการควบคุมหัวเผาที่กำลังติดไฟอย่างเต็มที่  หรือปิดหัวเผา  ข้อเสียที่สำคัญที่สุดของการควบคุมวิธีนี้ก็คือถ้าหม้อไอน้ำที่เดเทอร์มัลช็อค (Thermal Shocks) บ่อย ๆ  เกิดขึ้นทุกครั้งที่จุดเดินเครื่อง  ดังนั้นการควบคุมหัวเผาประเภทนี้จึงสามารถใช้ได้กับหม้อไอน้ำขนาดเล็กที่มีกลังผลิตไม่เกิน 300 กิโลวัตต์

          ระบบที่มีความซับซ้อมมากขึ้นอีกเล็กน้อยก็คือ  ระบบการควบคุมแบบ HIGH/LOW/OFF จะมีระดับของการเผาไหม้ 2 ระดับ  การเดินเครื่องของหัวเผาครั้งแรกจะมีระดับของการเผาไหม้ต่ำ  จากนั้นก็จะปรับสวิชให้มีการเผาไหม้อย่างเต็มที่ตามความต้องการ  สามารถแก้ปัญหาในกรณีที่เกิดเทอร์มัลช็อค  นอกจากนั้นยังควบคุมหัวเผาให้ย้อนกลับไปอยู่ที่ตำแหน่งที่มีการเผาไหม้ระดับต่ำได้  เมือ่ภาระงานลดลงเป็นการลดแรงเค้นที่เกิดขึ้น  ระบบการควบคุมหัวเผาประเภมนี้เหมาะที่จะติดตั้งกับหม้อไอน้ำที่มีกำลังผลิตสูงถึง 3.5 เมกกะวัตต์

          ระบบการควบุคมหัวเผาโดยปรับเปลี่ยนอย่างเหมาะสม (A MODULATING)  หัวเผาจะปรับเปลี่ยนอัตราการเผาไหม้ให้เหมาะสมตามภาระงานของหม้อไอน้ำด้วยการปรับอัตราส่วน  Turn-Down ทุกครั้งที่หยุดเดินเครื่องหม้อไอน้ำและเริ่มเดินเครื่องใหม่  โดยจะต้องไล่อากาศในห้องเผาไหม้ออกไปก่อน  ซึ่งจะทำให้สูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพในการทำงานลดลง  อย่างไรก็ตามระบบการควบคุมหัวเผาโดยปรับเปลี่ยนอย่างเหมาะสมหมายความว่า  ในขณะที่หม้อไอน้ำนั้นมีการติดไฟอยู่ตลอดเวลา  หัวเผาก็จะควบคุมเชื้อเพลิงกับอากาศให้ผสมกันอย่างเหมาะสมและตลอดเวลา  เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพในการให้ความร้อน (Thermal Eficiency) มากที่สุด  ทำให้แรงเค้นเนื่องจากความร้อนลดลง  ระบบการควบคุมหัวเผาประเภทนี้เหมาะสำหรับหม้อไอน้ำที่มีกำลังผลิตมากกว่า 1 เมกกะวัตต์

          การจัดคู่ระหว่างหัวเผา  ระบบควบคุมกับหม้อไอน้ำต้องคำนึงถึง 3 เรื่องดังนี้

          -  ความสามารถในการผลิตหม้อไอน้ำสูงสุด

          -  การขึ้นลงของภาระงาน

          -  เชื้อเพลิงที่จะใช้

          ตัวอย่าเช่น  ระบบการควบคุมแบบ ON/OFF ไม่เหมาะสำหรับที่จะใช้กับน้ำมันเตา

          สรุปการเลือกขั้นพื้นฐานในส่วนที่เกี่ยวข้องกับหัวเผาน้ำมันไว้  ถึงแม้ว่าจะมีความซ้ำซ้อนในการทำงานระหว่างชนิดของหัวเผาและประเภทของระบบการควบคุมก็ตาม  แต่ก็ต้องพิจารณาระบบนั้นร่วมกัน