آشنایی با دیگ بخار و کاربردهای آن
دیگ بخار یا بویلر یک سیستم گرمایشی است که با استفاده از انرژی حرارتی، آب را به بخار تبدیل می‌کند. در واقع دیگ بخار یک مبدل حرارتی است که بخار را برای مصارف خارجی تولید می‌کند و دارای محفظه احتراق و مخزن آب است. دیگ بخار سوخت را برای گرم کردن آب می‌سوزاند و آن را به بخار تبدیل می‌کند. این سیستم گرمایشی از یک مخزن بسته تشکیل شده که در آن بخار آب به وسیله گرمای ناشی از احتراق تولید می‌شود و حرارت را با خود به سایر بخش‌ها منتقل می‌کند.
شرکت مهتاب گستر تولید کننده انواع دیگ بخار از ظرفیت 100 کیلوگرم تا 5 تن در روز است. قیمت این دستگاه علاوه بر ظرفیت، تابعی از تجهیزات و قطعات استفاده شده در ساخت و سیستم‌های کنترلی آن است. حداقل قیمت دیگ بخار حدود 2400 دلار و حداکثر قیمت بسته به مشخصات فنی تا 50.000 دلار است. توصیه می کنیم جهت اطلاع از آخرین قیمت انواع دیگ بخار از طریق صفحه ارتباط با ما، با کارشناسان شرکت مهتاب گستر تماس بگیرید.
درون بویلر بخار شامل دو بخش یعنی بخش آتش (fire) و بخش آب (water) است. سطح گرمایی بویلر بخار به مجموع همه سطوح در بخش حریق دیگ بخار گفته می‌شود. تمام بخش‌های داخلی و زیر فشار یک بویلر بخار از آلیاژهای آهنی می‌سازند. بویلرها از نظر نوع جنس به دو مدل چدنی و فولادی تقسیم بندی می‌شوند. بویلر بخار چدنی بخار کم فشار ایجاد می‌کند، اما اکثر دیگ‌های بخار و بویلر آب گرم از نوع فولادی هستند.
اصول کلی عملکرد دیگ بخار
اساساً يک بویلر بخار با دريافت انرژی حاصل از سوخت در قسمت كوره يا محفظه احتراق و انتقال آن به سيال درون پوسته، باعث افزايش تدريجی دما و انرژی داخلی سيال مورد نظر می‌شود. ولی باید به این نکته توجه کرد كه در برخی از بویلرهای بخار از جمله بويلرهای نيروگاهی، ساختار فنی كمی متفاوت است و پوسته تنها در قسمت‌های معینی مانند درام‌ها، موجود است و همچنين ديگر بویلرها مانند (بويلر فولادی – بويلر آبگرم) و ديگ‌های روغن داغ نيز از شکل ويژه‌ای برخوردارند.
جداره یا پوسته در بويلرهای ساده همانند دیگ بخار و بویلر روغن داغ از اهميت ويژه‌ای برخوردار است؛ چرا كه اصولاً باید از قدرت تحمل فشارهای داخلی برخوردار باشد. در اكثر بويلرهای گرمايشی، سوخت را به وسیله تجهيزات احتراقی دستگاه در محیط احتراق يا كوره ديگ می‌سوزانند و گرمای حاصل از آن به نحوی به قسمت جذب كننده منتقل می‌شود. اين عمل تحت عنوان يک سيكل دائمی در درون بويلر تا زمان خاموشی ادامه می‌يابد. در این قسمت شما را به دیدن فیلمی دعوت می‌نماییم که نحوه مونتاژ یک بویلر بخار را به تصویر می‌کشد.
در اكثر موارد بویلرهای بخار بيشتر با حرارت و احتراق مستقيم سر و كار دارند، ليكن در برخی موارد مانند بويلرهای بازيافت حرارتی (هيت ريكاوری بويلرها) به طوری طراحی می‌کنند تا بتوانند حرارت خروجی يک دستگاه پر قدرت مانند توربين‌های گازی را استفاده نمايند تا به اصطلاح بازيافت حرارتی ایجاد شود. بویلر بخار اساساً علاوه بر اين كه شامل ساختمان مكانيكی مشخصی است، برای كاركرد مستمر و خودکار نيازمند مدار فرمان و تجهيزات كنترلی نيز است.
دیگ بخار چیست؟
به طور کلی عملکرد و تبدیل انرژی حرارتی و آب به بخار توسط مخازن تحت فشار و مشعل صورت می‌گیرد. به این صورت که انرژی حرارتی توسط مشعل تولید می‌شود. سپس انرژی حرارتی باعث بالا رفت دمای آب می‌شود و این عمل تا زمانی که آب به نقطه جوش برسد ادامه دارد. با رسیدن آب به نقطه جوش بخار به وجود می‌آید.
برای درک بهتر از عملکرد بویلر بخار باید از جزئیات تبدیل شدن آب به بخار اطلاع کامل داشته باشید تا بتوانید در هنگام کار با این دستگاه حداقل خطا را داشته باشید. ابتدا باید شرایط آب ورودی را سنجید؛ زیرا اگر آب ورودی دارای سختی زیاد باشد سبب خوردگی و رسوب گرفتی می‌شود. این دو مورد از عوامل اصلی انفجار دیگ بخار به حساب می‌آیند. برای جلوگیری از این اتفاق باید شرایط آب مناسب برای ورود به بویلر را مهیا کرد.
برای جلوگیری از رسوب و خوردگی می‌توان از دستگاه دی اریتور یا هوا زدای دیگ بخار استفاده کرد. استفاده از دی اریتور گازهای اکسیژن و دی اکسید کربن را از آب حذف می‌کند. اگر باز هم کمی اکسیژن در آب بویلر باقی بماند، آن را به روش‌های شیمیایی و استفاده از مواد شیمیایی تصفیه آب از بین می‌برند. پس از تکمیل فرآیند هوا زدایی، آب ورودی بویلر آب توسط پمپ به مخزن بخار تزریق می‌شود. در بعضی از بویلرها آب اول به اکونومـایزر وارد می‌شود. سپس آب به درام بخار بویلر صنعتی وارد می‌شود.
چگونگی تولید بخار در بویلر
با ورود آب به مخزن بخار از طریق لوله که قسمت‌های گوناگون کوره را می‌سازد و از آنجایی که مشعل در محفظه احتراق قرار دارد، باعث بالا رفتن دمای لوله‌ها می‌شود و آب داخل لوله را به بخار تبدیل می‌کند. پس از این مرحله مجدداً آب و بخار تولیدی توسط لوله‌ها به مخزن دیگ بخار جاری می‌شود و در مخزن به وسیله جداکننده، آب و بخار از یکدیگر جدا می‌شوند. بخار جدا شده از آب، مجدد به وسیله جدا کننده، ذرات کوچکی از آب که در بخار تولیدی وجود دارد را از بین می‌برد.
سپس آب وارد لوله‌ها می‌شود و این پروسه ادامه پیدا می‌کند به این ترتیب بخار اشباع تولید می‌شود. سپس بخار اشباع توسط سوپر هیترها و بخار خشک تولید می‌شود. سوپر هیتر موجب حذف رطوبت بخار می‌شود و دمای بخار تولیدی را بالا می‌برد. هدف اصلی ما در بویلر بخار رسیدن به بخاری است که هیچ‌گونه رطوبتی نداشته باشد که به آن سوپرهیت گفته می‌شود. بسته به نیاز هر صنعت از انواع بخار (بخار اشباع، بخار مرطوب، بخار خشک و بخار سوپرهیت تولید شده توسط دیگ بخار) استفاده می‌شود.
بخار سوپرهیت معمولاً بین لوله‌های موازی بویلر قرار می‌گیرد که این لوله‌ها در مجاورت کوره هستند. در لوله‌های موازی که مجاور کوره قرار دارد، دمای بخار با جذب حرارت افزایش پیدا می‌کند. از طرفی نرخ انتقال حرارت به اندازه مقدار اولیه بازده زیادی ندارد. سرعت انتقال حرارت در این قسمت بسیار بالا است؛ بنابراین لوله‌ها خیلی گرم‌تر از حالت اولیه است، موادی که در ساخت لوله‌های سوپرهیت در دیگ بخار استفاده می‌کنند، تحمل حرارت بسیار بالا را دارند.
پارامترهای مهم در طراحی دیگ بخار
- طرح دیگ بخار: طراحی فایرتیوب یا واترتیوب و افقی یا عمودی و…
- ظرفیت دیگ بخار: مقدار آبی که در یک ساعت دستگاه به بخار تبدیل می‌کند ظرفیت دیگ را مشخص می‌کند.
- فشار کار بویلر بخار: فشاری که دیگ باید همیشه روی آن تنظیم شود و فشار خود را ثابت نگه دارد.
انواع دیگ بخار
انواع بویلرهای بخار که در بازار موجود است، توسط تولیدکنندگان مختلفی طراحی و تولید می‌شوند که هر کدام طراحی ساخت متفاوتی با دیگری دارند. آنها از فولاد، چدن و آلومینیوم ساخته شده‌اند و قادر به نگهداری انسجام خود در برابر افزایش دما و فشار هستند. انواع دیگ بخار را می‌توان در کاربردهای مختلف استفاده کرد. با گذشت زمان، نمونه‌های کارآمدتری از انواع دیگ بخار جدید وارد بازار شد که موجب ناکارآمدی دستگاه‌های قدیمی‌تر شده و جایگزین خوبی برای آنها شدند.
اندازه، نوع سوخت و ابعاد دیگ بخار بر اساس کاری که برای انجام آن طراحی شده و صنعتی که در آن استفاده می‌شود، تغییر می‌کند. با توجه به نحوه تولید و استفاده از تجهیزات می‌توان انواع دیگ بخار را از لحاظ ظاهری به سه دسته افقی، عمودی و کاوردار طراحی و تولید کرد. بویلرها عمدتاً براساس لوله‌های درون‌شان و نوع دیگ‌های بخار دسته بندی می‌شوند.
در بویلرها مسیر حرارت و ساختمان انتهایی نیز متفاوت است و می‌توان دیگ بخار را طوری طراحی کرد که دارای یک پاس حرارتی و یا دو پاس حرارتی باشد و از نظر ساختمان انتهایی به دو صورت وت بک و درای بک باشد. در واقع دیگ‌های بخار در ابعاد و ظرفیت‌های مختلف و در فشارهای کاری معین طراحی و تولید می‌شوند.
دسته بندی بویلر بر اساس مسیر نسبی عبور آب و گاز داغ
- بویلر بخار واترتیوب
در این نوع مدل بویلر، آب داخل لوله‌ها جریان دارد. اطراف لوله‌ها حرارت وجود دارد. آتش و یا گازهای گرم به پوسته لوله‌های حاوی آب، به صورت عمودی برخورد می‌کنند و در نتیجه با گرم شدن لوله، بخار به وجود می‌آید. دیگ‌های آب خورشیدی معمولاً مستطیل شکل هستند و دارای دو یا چند درام هستند. جداسازی بخار و آب در درام بالا انجام می‌شود، در حالی که درام پایه به عنوان نقطه جمع آوری برای لجن کار می‌کند.
این سیستم معمولاً در مواردی استفاده قرار می‌گیرد که نیرویی بیش از 750 اسب بخار یا چند صد هزار پوند بخار در ساعت مورد نیاز است. دیگ بخار واترتیوب از راندمان بالایی برخوردار است و می‌تواند بخار اشباع یا گرم تولید کند. در حقیقت بویلر واترتیوب توانایی تولید بخار مافوق گرم را دارد و در زمینه‌هایی که نیاز به بخار خشک، فشار قوی و پر انرژی از جمله تولید توربین بخار باشد از این نوع بویلر استفاده می‌شود.
- دیگ بخار فایرتیوب
در داخل لوله‌های دیگ فایرتیوب آتش وجود دارد و در اطراف آن نیز آب وجود دارد که با گرم شدن آب، بخار تشکیل می‌شود. لوله‌ها در محفظه‌هایی مرتب می‌شوند تا گازها را از طریق دیگ بخار تا 4 برابر قدرت قبلی منتقل کنند. این سیستم حداکثر سطح انتقال حرارت را با آب دارد. دیگ‌های بخار فایرتیوب همچنین به عنوان دیگ‌های بخار گاز گرم شناخته می‌شوند و می‌توانند تا حدود 750 اسب بخار یا 25000 پوند بخار در ساعت نیرو تولید کنند. 80 درصد از دیگ‌های بخار مصرفی در صنایع مختلف از این مدل هستند.
ظرفیت حرارتی در دیگ بخار فایرتیوب اغلب با تعداد پاس‌های حرارتی آنها مشخص می‌شوند. تعداد دفعاتی که گازهای احتراق در طول مخزن تحت فشار جریان پیدا می‌کند را پاس حرارتی گویند. با چرخش گازهای حرارتی، دمای آب افزایش پیدا می‌کند. نقاط چرخش گاز درون لوله‌ها می‌تواند به صورت ضد آب باشد.؛ زیر این نوع دیگ بخار، دیگ بسته بندی شده همراه با تجهیزات شعله ور سازی سوخت، تجهیزات پیشرفته مکانیکی، کنترل اتوماتیک و لوازم جانبی تمام اتوماتیک با حداکثر دقت طراحی می‌کنند. این نوع بویلرها مناسب استفاده در صنایع کوچک، مراکز خدماتی، درمانی هستند. پاس حرارتی چیست؟ به مسیر رفت و برگشت حرارت بین لوله‌ها پاس حرارتی می‌گویند.
تقسیم بندی بویلرهای بخار بر اساس تعداد پاس حرارتی
- دیگ بخار با دو پاس حرارتی
همان طور که از اسم این نوع بویلر پیداست عملیات تولید آب گرم و بخار در دو مرحله انجام می‌شود و گازهای احتراق دو بار در دیگ بخار حرکت می‌کنند. گازهای احتراق باید قبل از ورود به اتاق معکوس خنک شوند. دمای بیش از حد باعث برهم خوردن و ترک خوردن لوله شود. نرخ انتقال حرارت حداکثر در مرحله اول می‌تواند انجام شود، این میزان با افزایش گذرگاه‌ها و پاس‌های حرارتی کاهش می‌یابد.
- دیگ بخار با سه پاس حرارتی
طراحی دیگ بخار سه پاس، سه امکان برای انتقال حرارت فراهم می‌کند. دمای بیرونی لوله‌ها در بویلر سه پاس، کمتر از نمونه مشابه با دو پاس حرارتی است و با همان طراحی دارای فشار عملیاتی بالاتری خواهد بود. کارایی و راندمان سه پاس نیز بیش از دو پاس حرارتی است. هر گذر یا هر پاس در دیگ بخار باید با سطح مقطعی طراحی شود که مناسب با سرعت گاز دودکش باشد و از آن بتوان سرعت گاز مطلوب را استخراج کرد که به نوبه خود انتقال حرارت را به حداکثر می‌رساند در حالی که کاهش راندمان عملکرد در داخل لوله‌ها را کاهش می‌دهد.
دسته بندی بویلرها بر اساس مسیر جریان آب
از آن جایی که آب، سیال اصلی حاضر در بویلر یا دیگ بخار است، مسیر گردش و جریان آن اهمیت بسیار زیادی دارد و یکی از دسته بندی‌های بسیار مهم در بویلرها دسته بندی آنها بر اساس مسیر حرکت جریان و گردش آب است.
- گردش طبیعی
جریان آب در بویلرهای گردش طبیعی، ناشی از متفاوت بودن چگالی آب است. این تفاوت چگالی به دلیل گرم شدن آب به وقوع می‌پیوندد. در بویلرهای بخار گردش طبیعی، سیال مورد نظر فرایند جا به جایی را به صورت جریان همرفتی طی می‌کند.
- گردش اجباری
نوع دیگری از بویلرها نیز وجود دارند که در آنها یک پمپ آب، باعث جریان یافتن آب در طول مسیر آن می‌شود. تحت این شرایط، نرخ تولید بخار افزایش می‌یابد. در واقع پمپ آب تغذیه، فشار آب تغذیه را تا مقدار مطلوبی افزایش می‌دهد. اندازه این فشار در یک بویلر گردش اجباری به گونه ای تنظیم می‌شود که بخار در ناحیه زیر بحرانی به صورت پایا وجود داشته باشد.
انواع بویلرها بر اساس کاربرد
- بویلر ساکن: این بویلرها به صورت رایج در نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در واقع یک نیروگاه تولید برق در یک مکان احداث می‌شود و سال‌ها برق تولید می‌کند و بویلری که درون این نیروگاه استفاده می‌شود از نوع بویلرهای ساکن است.
- بویلر دریایی: نوع دیگری نیز از بویلرها وجود دارند که به صورت رایج در کشتی‌ها استفاده می‌شوند. این بویلرها با توجه به نوع خاص و کاربردی که دارند، به بویلرهای دریایی معروف هستند.
- بویلر قابل حمل: بویلرهای قابل حمل، اندازه کوچکی دارند و به صورت سیار قابل استفاده هستند. این بویلرها در کارگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به کمک این بویلرها آب موجود در اتوها نیز گرم و آماده مصرف می‌کنند.
- بویلر لوکوموتیو: این نوع از بویلرها یکی دیگر از انواع بویلرها هستند که به صورت خاص طراحی شده اند. از این بویلرها برای تولید بخار مورد نیاز برای حرکت موتورها و تجهیزات ریلی استفاده می‌شوند.
دسته بندی بویلرها بر اساس فشار بخار تولید شده
همان طور که گفته شد، بویلرها وظیفه تولید آب داغ یا بخار آب داغ را بر عهده دارند. این بویلرها بر اساس فشار بخاری که تولید می‌کنند به پنج دسته کلی تقسیم بندی می‌شوند.
- بویلر فشار پایین: بویلری که بخار را در فشار محدوده 20-15 بار تولید می‌کند را در دسته بویلرهای فشار پایین قرار می‌دهند. در این حالت از بخار برای فرایند گرمایش استفاده می‌شود.
- بویلر فشار متوسط: بویلر فشار متوسط، بویلری است که فشار کاری بخار آن در محدوده بین 20 تا 80 بار تغییر کند. این بویلر را می‌توان برای تولید برق در نیروگاه استفاده کرد. همچنین به صورت ترکیبی برای تولید نیروی الکتریکی و گرمایش نیز از آن استفاده می‌شود.
- بویلر فشار بالا: دسته‌ای از بویلرها هستند که به آنها بویلرهای فشار بالا گفته می‌شود. این بویلرها، بخار را در فشار بالاتر از 80 بار تولید می‌کنند.
- بویلر زیر بحرانی: اگر یک بویلر، بخار را در فشار پایین‌تر از فشار بحرانی تولید کند، بویلر زیر بحرانی مینامند. در واقع بویلرها با توجه به کاربردی که دارند بخار با فشارهای مختلفی را تولید می‌کنند و بسیاری از نیروگاه‌های توان پیشرفته از بویلر فوق بحرانی استفاده می‌کنند.
- بویلر فوق بحرانی: این بویلرها، بخار را در فشاری بالاتر از فشار بحرانی تولید می‌کنند. بویلرهای فوق بحرانی، اواپراتور یا تبخیر کننده ندارند و آب به صورت مستقیم و با فرایند فلشینگ به بخار تبدیل می‌شود.
تقسیم بندی بویلرها بر اساس مکان کوره
بویلرها را بر اساس نحوه قرارگیری و مکان کوره‌ها به دو دسته کلی تقسیم بندی می‌کنند. دسته اول این بویلرها، بویلرهایی هستند که در آنها کوره در داخل پوسته قرار گرفته است. این بویلرها به بویلرهای بخار درون سوز یا کوره درونی معروف هستند. نوع دیگری نیز از بویلرها موجود است که کوره در بیرون پوسته قرار گرفته است. این بویلرها را بویلرهای برون سوز یا بویلرهای با کوره در بیرون مینامند.
دسته بندی بویلرها بر اساس نحوه قرار گرفتن آنها
بویلرها را می‌توان بر اساس مکان قرارگیری آنها به سه دسته افقی، شیب دار و عمودی تقسیم بندی نمود. در واقع، اگر محور قرارگیری بویلر به صورت افقی باشد، بویلر را بویلر بخار افقی مینامند. به صورت مشابه می‌توان بیان کرد که اگر محور قرارگیری دیگ‌ها به صورت عمودی باشد، آن را بویلر عمودی و اگر محور بویلر شیب دار باشد، آن را بویلر شیب دار مینامند.
تجهیزات بویلر بخار
تجهیزات و قطعات مورد استفاده در ساخت بویلرهای بخار از دو قسمت اصلی تشکیل شده‌اند. قسمت اصلی قطعات و تجهیزات که شامل بدنه بویلر شل، کوره، لوله‌ها، شبکه و شاسی است. قطعات و تجهیزات جانبی شامل مشعل، پمپ، شیرهای بخار (شير فلكه اصلي، شيرهاي آب نما، شير فلكه تخليه، شير هواگيري و شير فلكه نمونه گيري)، تابلو برق، لول کنترل، دريچه هندهول، شیر فشار شکن اطمینان، الكترود كنترل كننده سطح آب، پرشر سوئیچ، فلنچ دودكش، دريچه بازديد شعله، قلاب گير، الكتروپمپ، سكو و نردبان، درب، محفظه دمنده، مانومتر، سوپر هيتر، اکونومايزر، دی اريتور، فتوسل، دريچه‌هاي منهول است.
- پوسته یا بدنه: متشکل از استوانه‌ای فولادی آلیاژی به ضخامت مناسب با فشار کار دیگ است و به وسیله نورد ورق‌های فولادی و سپس جوشکاری می‌سازند.
- مشعل: هدف مشعل تزریق سوخت و هوا به منطقه احتراق است. سوخت‌هایی مانند نفت، گاز یا زغال سنگ پودر شده باید به راحتی با هوا مخلوط شوند. دمپرها برای تنظیم میزان هوای ورودی به مشعل استفاده می‌شوند. یک فن، هوا را به طور یکنواخت در اطراف مشعل به گردش در می‌آورد. لوله‌هایی که اسپاد نیز می‌گویند، سوخت را به دیگ بخار تزریق می‌کنند و توسط یک جرقه زن مشتعل می‌شوند.
- سوپر هيتر: به منظور افزايش حرارت بخار خروجی از ديگ جهت افزايش راندمان و کاهش فشار ديگ استفاده می‌شود.
- اکونومايزر: به منظور بازيافت حرارت و پيش گرم کردن آب تغذيه جهت افزايش راندمان ديگ و کاهش خوردگی ناشی از دماهای پايين استفاده می‌شود.
- دی اريتور: علت اصلی خوردگی قطعات تحت فشار ديگ، گازهای محلول موجود در آب تغذيه است. برای جلوگيری از خوردگی، آب ديگ بايد در حالت قليايي و احياء کنندگی باشد. برای اطمينان از حصول چنين شرايطی بايد تمام اکسيژن موجود در آب ديگ خارج شود. بدین منظور از دستگاهی بنام دی اریتور استفاده می‌شود.
- صفحات لوله‌ها: صفحات لوله‌ها که در دو طرف استوانه فولادی نصب می‌کنند. درون این صفحات، بر اساس محل قرار گرفتن لوله‌های عبور دود و بخار برش‌کاری یا سوراخ‌کاری باید شود.
- لوله‌های عبور دود: آنها از جنس فولادی آلیاژی هستند و در داخل استوانه فولادی بدنه دیگ بخار به صورت موازی با کوره نصب می‌شوند و وظیفه عبور دود و آتش را بعد از کوره دارا هستند.
- کوره: کوره نیز به صورت استوانه فولادی است که به صورت موازی در داخل پوسته قرار می‌گیرد.
- دریچه بازدید: این دریچه را معمولاً جوشکاری می‌کنند که در دیگر شرکت‌ها موجود است و اگر برای دستگاه اتفاقی بیفتد امکان بازدید وجود ندارد. چنانچه مشکلی برای دستگاه در طی سال‌ها استفاده از آن پیش آید، تقریباً دیگ بخار یک بار مصرف بوده و قابلیت بازبینی یا تعمیر آسان آن وجود ندارد و یا هزینه تعمیر آن گاهاً بیشتر از هزینه تولید دوباره آن است که در این حالت مشتری مجبور به تعویض کل دیگ بخار می‌شود.
- پایه، شاسی و اتصالات: از آنها که برای نگه داشتن دیگ و همچنین برای نصب تجهیزات بر روی دیگ استفاده می‌شوند.
اما در دستگاه‌هایی که در شرکت مهتاب گستر طراحی و تولید می‌شود، با قرارگیری دریچه بازدید در دیگ‌های بخار صنعتی، این دریچه باز می‌شود و امکان رسوب زدایی دارد و اگر لوله‌ای نشتی پیدا کرده باشد، می‌شود نشتی را بر طرف کرد. اگر دریچه بازدید دیگ را باز کنیم می‌بینیم با سیمان می‌سازند؛ چون باید در برابر حرارت مقاوم باشد.
تجهیزات جانبی دیگ‌های بخار
تجهیزات جانبی که در دیگ‌های بخار مورد استفاده قرار می‌گیرند، به شرح زیر هستند:
- سختی گیر: جهت حذف رنج‌های رسوب گذار در بویلر بخار
- دی اریتور: جهت حذف گازهای محلول در آب مانند اکسیژن و دی اکسید کربن
- مخزن سوخت روزانه: برای ذخیره کردن موقت سوخت و بیشتر کردن فشار در مکش کردن پمپ
- کندانس: جهت گردآوری کندانس بخار برگشتی و هدایت این کندانس به دی اریتور جهت اکسیژن زدایی
- امکانات و تجهیزات نمونه برداری: جهت نمونه برداری آب از دیگ و سایر بخش‌های مورد نیاز و خنک کردن آن
- تانک Blowdown: جهت مهار کردن آب تخلیه شده از بویلر بخار و خنک کردن این آب و هدایت آن به سیستم فاضلاب
- پکیج تزریق مواد شیمیایی: به منظور تزریق مواد شیمیایی مطلوب جهت از بین بردن اکسیژن باقی مانده در آب و تزریق مواد رسوب زدا و تزریق مواد جهت نگه‌داشتن pH آب در توان مناسب
کاربردهای دیگ بخار
بویلرهای بخار هم مانند سایر دستگاه‌های صنعتی کاربردهای مختلفی در صنایع دارند. در واقع می‌توان گفت در تمامی صنایع نیاز به حرارت است. چه از لحاظ سیستم گرمایشی و چه از لحاظ ساخت و تولید اولیه مواد مورد استفاده در صنایع مختلف دیگ بخار کاربرد دارد.
- تمیز کننده بخار
کاربرد دیگر دیگ بخار استفاده از آن به عنوان تمیز کننده بخار است. دستگاه تمیز کننده بخار کاربردهای فراوانی دارد. از جمله استفاده در کارواش‌ها، استفاده در اماکن عمومی برای تمیز کردن، استفاده در هتل‌ها، رستوران‌ها، فروشگاه‌ها و همچنین استفاده در کارخانجات برای چربی زدایی.
- بویلر بخار برای اتمیزه کردن
اتمیزه کردن به معنای پودر کردن مایع یا ریز ریز کردن آن است. به طور مثال، در برخی مشعل‌ها به منظور کارآیی بیشتر و مقدار آلایندگی هیدروکربن کمتر، بخار را در سوخت تزریق می‌کنند. دیگ‌های بخار و مولدهایی که از سوخت مایع برخوردار هستند از این راه برای کاهش ویسکوزیته سوخت و پودر شدن آن در هوا استفاده می‌کنند تا آلایندگی خروجی کاهش یابد.
- بخار برای حرارت دهی پایین
استفاده از بخار برای حرارت دهی پایین 110 درجه سانتیگراد در سالیان اخیر رشد بسیاری پیدا کرده است. با تهیه فشار بخار اشباع شده و ایجاد خلأ و کاهش فشار می‌توان دمای بخار را تغییر و آن را کاهش داد و در نهایت به دمای مورد نظر رسید. ولی در این شیوه یک پمپ دائماً همراه سیستم کار می‌کند تا فشار را تغییر دهد.
- استفاده از دیگ بخار برای نیرو محرکه
بخار بیشتر نقش یک نیروی محرک مانند توربین‌های بخار، لوکوموتیوها و کشتی‌ها را بازی می‌کند. توربین بخار یک قسمت ضروری از تجهیزات ایجاد برق است. برای این که عملکرد و بازدهی ارتقاء یابد باید فشار دمای بخار بالاتر رود تا نیروی بیشتری ایجاد کند. بعضی از نیروگاه‌های ساخت برق بخار با فشار و دمای 25MPa abs (3625 psia), 610°C در توربین‌ها تولید می‌کنند.
- تمیز کردن و پاک‌سازی انواع سطوح
از بویلر بخار برای پاک‌سازی انواع سطوح به کار می‌گیرند. جالب است بدانید برای تمیز کردن لوله‌های بویلر بخار و دیواره کوره از بخار استفاده می‌شود که باعث بیشتر شدن کارآیی و گنجایش آن خواهد شد. لازم است بدانید که دیگ بخار برای خشکشویی‌ها نیز کاربرد متعددی دارد.
- دیگ بخار برای حرارت دادن
درون بویلر بخار، بخار به صورت معمول در فشاری بیشتر از فشار اطراف ایجاد می‌شود. این بدین معناست که می‌توان از بخار برای تجهیزاتی که نیاز به فشاری فراتر از فشار اتمسفر و دمای فراتر از 110 درجه سانتیگراد دارند استفاده کرد. صنایع غذایی، پالایشگاه‌ها، تصفیه منازل و کارخانه‌های شیمیایی به صورت معمول از این گونه بخار در فرآیندهای عملیاتی خود استفاده می‌نمایند. بخار که اشباع می‌شود به عنوان منشأ حرارتی برای راکتورها، مراحل انتقال حرارت مایع، پیش گرمایش احتراق، گرمکن‌ها و دیگر گونه‌های تجهیزات انتقال حرارت به کار می‌گیرند.
- مرطوب کردن هم زمان با گرما
در برخی موارد از بخار برای افزایش رطوبت حین با گرمایش استفاده می‌کنند. مثلاً بخار برای رطوبت دهی در ساخت صفحات نازک کاربرد دارد، به نحوی که آن صفحه روی غلتک‌هایی با سرعت بالا حرکت می‌نماید فارغ از این که پاره شود. دیگر کاربرد در پلت میل است. پلت میل‌ها بیشتر غذای دام را به طور قرص یا این که ساچمه تولید می‌نمایند. با تزریق بخار ضمن حرارت دادن به مواد اولیه و افزودن رطوبت به مواد در بخش فرمدهی به محصول، تبدیل شکل صورت می‌گیرد. از بخار کم فشار در سیستم‌های تهویه مطبوع و گرمایشی نیز به استفاده می‌شود، خصوصاً در مناطقی که آب و هوای سردی دارند. سایر صنایعی که از دیگ بخار استفاده می‌کنند عبارتند از:
- استخرها
- کاغذ سازی
- پرورش قارچ
- کارواش‌ها
- کارواش بخار
- کارواش سیار بخار
- خشکشویی‌ها، لاندری‌ها و اتوشویی‌ها
- ساخت بتن در صنعت راه و ساختمان
- کارخانجات صنعتی
- انواع صنایع غذایی
- تمیزکاری و چربی زدایی سطوح در صنایع مختلف
- صنعت فرش و موکت
- ضدعفونی و ایجاد رطوبت در صنایع کشاورزی و دامی
- صنایع نساجی و رنگرزی
- فرآیندهای نفتی و پتروشیمی
- سیستم‌های ذخیره مواد سوختی و مواد روغنی جامد
- صنعت پلاستیک و لاستیک سازی
- بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌ها جهت استریل کردن
- گرمایش مستقیم و غیر مستقیم در سیستم‌های حرارتی
افزایش راندمان بویلر بخار
بویلر صنعتی که دارای نشان استاندارد باشد از کیفیت بسیار بالایی برخوردار است. راندمان حرارتی یکی از مواردی است که باید در هنگام تعیین قیمت دیگ بخار برای خرید به آن توجه شود. جهت افزایش راندمان دیگ بخار و راندمان حرارتی آن اکونومایزر، توربولاتور و تجهیزات پیش‌گرمایش هوا در ورودی مشعل را نصب می‌کنند. بالا بودن راندمان دیگ باعث کم شدن مصرف انرژی و جلوگیری از هدر رفتن سوخت و در نتیجه صرفه‌جویی در هزینه‌های مصرفی می‌شود.
افزایش طول عمر دیگ بخار
جهت افزایش طول عمر دستگاه بویلر باید تست‌های بازرسی دوره‌ای انجام دهید. همچنین باید نکاتی که اپراتور یا نصاب در اختیارتان قرار می‌دهند را به طور دقیق اجرا کنید. همیشه از کیفیت آب مصرفی اطلاع داشته باشید تا بویلر شما دچار رسوب و خوردگی نشود.
نکات فنی مهم دیگ بخار
- فشار کاری دیگ بخار: فشاری است که دیگ در حالت کاری خود توان تحمل آن را دارد.
- ظرفیت حرارتی دیگ بخار: توان و قدرت حرارتی که به صورت گرمایش یا انرژی از بخار خروجی را نشان می‌دهد.
- فشار تست هیدروستاتیک: فشاری است که در زمان تست مخزن فولادی، دیگ باید تحمل کند و 1.5 برابر فشار طراحی است.
- فشار طراحی دیگ بخار: فشاری است که طراح برای محاسبات طراحی بویلر در نظر می‌گیرد و 1. 1 برابر فشار کاری دیگ است.
- سطح حرارتی یا سطح گرمایی دیگ بخار: کلیه سطوح داخلی دیگ بخار که از یک طرف با آتش و از طرف دیگر با آب در ارتباط است.
- پاس حرارتی: به مراحل مختلف عبور حرارت از داخل کوره و لوله‌ها، پاس حرارتی می‌گویند و لذا دیگ‌ها به صورت 2 پاس و 3 پاس طراحی می‌شوند.
- وت بک یا درای بک: اگر انتهای کوره داخل آب باشد طرح وت بک وگرنه طرح درای بک یا پشت خشک خواهد بود.
لوله کشی دیگ بخار
- لوله کشی رفت
در دیگ‌های کوچک معمولاً یک لوله برای خروج بخار وجود دارد، قطر این لوله به گونه‌ای است که سرعت بخار کم باشد تا احتمال ورود قطرات آب به خطوط رفت به حداقل برسد. دیگ‌های بزرگ می‌توانند چندین خروجی بخار داشته باشند. اگر چه برخی از مهندسین ترجیح می‌دهند برای افزایش حجم ذخیره، هدر بخار را بزرگتر در نظر بگیرند؛ ولی این موضوع معایبی را نیز به دنبال خواهد داشت مگر این که تقاضای ناگهانی بخار (به جزء در هنگام راه اندازی سیستم) وجود داشته باشد.
قطر هدر دیگ می‌تواند هم اندازه با اتصال پیش بینی شده روی دیگ یا لوله مورد استفاده برای خط اصلی بخار باشد. اندازه لوله افقی خروجی از دیگ تا هد، باید بر مبنای سنگین‌تر باری که ممکن است به دیگ اعمال شود تعیین شود. مبنای تعیین اندازه لوله خروجی از دیگ تا هدر، همان مبنای تعیین قطر خط لوله اصلی ساختمان است. هر گونه تغییر در قطر لوله پس از خروج از دیگ باید توسط زانوی کاهنده انجام شود.
- لوله کشی برگشت
در دیگ‌های چدنی می‌توان لوله‌های برگشت را به هر دو طرف دیگ متصل کرد. در دیگ‌های فولادی ممکن است یک یا دو محل برای اتصال لوله برگشت پیش بینی کنند. اگر بر روی دیگ دو محل برای اتصال لوله برگشت وجود دارد، باید از هر دو محل استفاده شود تا گردش آب در درون دیگ صحیح انجام شود. برگشت کندانسیت به دیگ می‌تواند به صورت ثقلی یا تحت فشار پمپ انجام شود.
معمولاً در عمل برای هر کدام از دیگ‌ها از یک پمپ کندانسیت یا پمپ تغذیه دیگ بخار استفاده می‌شود. توسط کنترل سطح آب درون دیگ، کارکرد پمپ هر کدام از دیگ‌ها کنترل می‌شود. در عین حال می‌توان با استفاده از یک پمپ و تغذیه آب به درون مانیفولد مشترک، چندین دیگ را تغذیه کرد. در این صورت توسط کنترل کننده سطح آب هر کدام از دیگ‌ها، شیر کنترلی بین منیفولد و آن دیگ کنترل می‌شود. وقتی از چنین سیستمی استفاده می‌کنید، پمپ برگشت کندانسیت باید به طور مداوم کار کند تا هدر برگشت تحت فشار باشد.قطر لوله کشی برگشت باید بر مبنای بار کل تعیین شود. اندازه خط لوله بین پمپ و دیگ بخار باید برای افت فشار بسیار کم و حداکثر دبی پمپ، تعیین شود.
پارامترهای تأثیرگذار در طراحی دیگ بخار
- ظرفیت حقیقی بویلر بخار
یکی از عوامل مؤثر در کارایی و قیمت بویلر بخار ظرفیت حقیقی آن است. ظرفیت حقیقی دیگ بخار عبارت است از میزان تولید بخار در واحد زمان. به طور مثال یک دیگ بخار با ظرفیت a تن در ساعت، باید مقدار a تن آب را در یک ساعت به بخار تبدیل می‌کند. در حالت ایده آل و اصولی ظرفیت بویلر باید به گونه‌ای باشد که مشعل دائماً کار نکند در صورتی که مشعل به صورت دائم کار نماید تا ظرفیت مورد نیاز تامین شود، موجب استهلاک سریع دیگ و مشعل می‌شود. بویلرهای بخار با توجه به ظرفیت و کاربردهای صنعتی و تجاری عبارت است از:
- قطاعی
- لوله‌ای
- پوسته‌ای
- استانداردهای ساخت دیگ‌های مدل فایرتیوب
این دیگ‌ها اگر غیر استاندارد و کارگاهی تولید شوند می‌توانند بسیار خطرناک باشند و در صورت انفجار علاوه بر ایجاد سوختگیهای شدید و مرگ بار، با تولید موج و نیروی حاصل از انفجار، موجب تخریب ابنیه و سازه‌های ساختمانی نیز شود، لذا توصیه می‌شود از بویلرهای غیر استاندارد به هیچ عنوان استفاده نکنید.
- کیفیت تجهیزات و قطعات نصب شده بر روی دیگ بخار
تجهیزات و قطعات نصبی بر روی دیگ بخار می‌تواند بر اساس مشخصات فنی دستگاه و کیفیت مورد انتظار مشتری و یا سازنده متغیر باشند ولی مشتری باید از سازنده در خصوص شرایط کیفی و فنی آنها استعلام نماید. مهم‌ترین این تجهیزات عبارت است از: شیرآلات ورودی و خروجی دیگ، مشعل، نمایشگر سطح آب، پمپ تغذیه، گیج فشار، شیر اطمینان، شیرهای بلودان و تخلیه، پرشر سوئیچ‌ها، لوله کنترل و تابلو فرمان.
خرید دیگ بخار
در هنگام خرید دیگ بخار باید دقت داشته باشید که شرکت ارائه کننده حتماً دارای نشان استاندارد باشد. نکته بعدی که در هنگام خرید این دستگاه باید توجه داشته باشید این است که به توضیحات و مسائل ایمنی که نصب کننده یا اپراتور در هنگام نصب در اختیار شما قرار می‌دهد را به طور کامل اجرا نمایید. همچنین باید قبل از خرید نوع آب منطقه‌ای که می‌خواهید بویلر صنعتی را در آن نصب کنید اطلاعات کامل داشته باشید و آن را به شرکت ارائه دهند انتقال دهید تا بتوان قبل از ورود آب به بویلر برنامه ریزی داشته باشند.
به صورت کلی می‌توان گفت که یک سیستم بویلر شامل ۳ بخش است. بخش اول، سیستم آب تغذیه را نشان می‌دهد، بخش دوم سیستم بخار و بخش سوم نیز سیستم سوخت است. برای خرید دیگ بخار باید به قطعات و تجهیزات توجه ویژه‌ای داشته باشید و این قطعات تأثیر مستقیمی بر قیمت بویلر بخار دارد. هر کدام از تجهیزاتی که نام بردیم دارای وظیفه خاص در بویلر هستند.
در هنگام خرید باید به نشان استاندارد توجه داشته باشید چرا که وجود آن یعنی قطعات و تجهیزات مورد استفاده در دیگ بخار دارای کیفیت بالایی است و در حین انجام کار و تولید بخار درصد خرابی آن کاهش می‌یابد. تجهیزات بویلر اگر از کیفیت پایین برخوردار باشند، می‌توانند موجب از کار افتادگی دستگاه زیر فشار شوند. این کار می‌تواند منجر به ضرر مالی برای صنایعی که نیاز به تولید بخار مداوم دارند شود. همچنین اگر تجهیزاتی که در ساخت بویلرهای صنعتی دارای استفاده می‌شود دارای کیفیت پایین باشد، ممکن است انفجار نیز رخ دهد.
عوامل موثر بر قیمت دیگ بخار
قیمت دیگ بخار به پارامترهای بسیار زیادی بستگی دارد. یکی از مهم‌ترین آنها کیفیت بویلر صنعتی و نشان استاندارد است. هر چه کیفیت بویلر بیشتر باشد به تبع راندمان و بخاردهی بویلر صنعتی نیز بیشتر می‌شود. موارد دیگری که در تعیین قیمت دیگ بخار مؤثر هستند شامل: جنس بدنه، ظرفیت دستگاه، نوع کاربری آن، قطعات و تجهیزات نصب شده روی دستگاه، نوع دیگ بخار (چدنی، فولادی، واترتیوب و فایرتیوب) نوع خدمات پس از فروش، بیمه و ضریب ایمنی. تا به دست نیاوردن اطلاعات فوق نمی‌توان قیمت قاطعی برای آن مشخص کرد. اگر در هنگام خرید، قیمت دیگ بخار بسیار بالا یا پایین بود باید به مواردی که ذکر شد آگاهی کامل داشته باشید تا بتوانید یک بویلر صنعتی با کیفیت و دارای راندمان و طول عمر بسیار زیاد خریداری نمایید.
