هدف اصلی انواع تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی است که میتواند برای تولید بخار یا آب گرم مورد استفاده قرار بگیرد. در داخل محفظه احتراق دو مرحله بنیادی برای رسیدن به این هدف باید اتفاق بیوفتد.
در مرحله اول سوخت باید با اکسیژن کافی مخلوط شود و پس از آن گازهای گرم تولید شده توسط فرآیند احتراق باید پس از انتقال انرژی حرارتی به آب یا بخار تبدیل شوند. اجزای مختلف دیگ بخار باید توانایی لازم جهت ایجاد احتراق کارآمد و انتقال درست حرارت را داشته باشند. طراحی آنها به عواملی مانند نوع سوخت و روش انتخاب شده برای انتقال انرژی بستگی دارد.
انواع دیگ بخار و طبقه بندی آنها
روش های بسیاری برای طبقه بندی انواع دیگ بخار وجود دارد که در ادامه به شرح آن ها میپردازیم:
- بویلرها معمولاً به دو نوع واترتیوب و فایرتیوب تقسیم می‌شوند.
- بویلرها گاه بر اساس منابع گرمایش طبقه بندی می‌شوند؛ به عنوان مثال دیگ بخار کوره نفتی، گازی، زغال سنگی یا سوخت جامد.
- بویلرها میتوانند بر اساس روش ساخت دسته بندی شوند.
دیگ‌های بخار فایرتیوب
یکی از انواع دیگ بخار ، دیگ بخار فایرتیوب میباشد. دیگ بخار فایرتیوب شامل یک سری لولههای مستقیم است که درون یک پوسته بیرونی پر از آب قرار گرفتهاند. این لولهها طراحی شدهاند تا گازهای داغ حاصل از احتراق از طریق آنها جریان پیدا کند.
گازهای گرم حین حرکت خود به آبی که بیرون لولهها در جریان است، حرارت انتقال می دهند. برای جلوگیری از نیاز به پوسته بیرونی ضخیم، دیگ‌های بخار فایرتیوب برای استفاده در فشار پایین تولید می‌شوند.
دیگ بخار فایرتیوب یا لوله آتشین
دیگ‌های بخار واترتیوب
دیگ‌های بخار واترتیوب به منظور به گردش در آوردن گازهای داغ در اطراف لولههای پر از آب طراحی شدهاند.لولهها بین یک هدر بالا به نام درام بخار و یک یا چند هدر پایین قرار گرفتهاند. در مدلهای قدیمی لولهها مستقیم و یا دارای خمهای ساده بودند و در مدلهای جدیدتر دارای خمهای پیچیده و متنوع میباشند
از آنجا که فشار در داخل لوله ها محدود است؛ دیگ‌های بخار واتر تیوب میتوانند در اندازههای بزرگ ساخته شده و در برنامههای کاربردی با فشار بالا استفاده شوند. تقریباً هر سوخت جامد، مایع یا گاز طبیعی میتواند در تولید دیگ بخار واترتیوب استفاده شود.
دیگ بخار واترتیوب یا لوله آبی
تفاوتهای دیگ بخار واترتیوب و فایرتیوب
- ساختار: در ساختار هر دو مدل تعدادی لوله و پوسته وجود دارد؛ در دیگ بخار واترتیوب در داخل لولهها آب در جریان است در حالی که در دیگ بخار فایرتیوب در داخل لولهها گازهای داغ جریان دارد.
- فشار بخار: محدوده فشار بخار در دیگ فایرتیوب ۲۰ تا ۳۰ بار است ولی در دیگ واترتیوب فشار بخار لولهها بسیار بیشتر است.
- خروجی واحد: خروجی واحد دیگ‌های بخار عمدتاً به محدودیتهای طراحی بستگی دارد. خروجی واحد دیگ بخار فایرتیوب حدود ۲۰ مگاوات و دیگ بخار واتر تیوب نامحدود است.
- سوخت: در هر دو مدل هر نوع سوخت میتواند برای تولید حرارت استفاده شود. در دیگ بخار لوله آتشین عمدتاً از سوخت تجاری استفاده می‌شود و در دیگ بخار لوله آبی هر نوع سوختی را میتوان مورد استفاده قرار داد.
- بهرهوری: راندمان طبیعی دیگ بخار لوله آتشین حدود ۸۰ تا ۸۵ درصد است، اما با استفاده از لوازم جانبی مختلف می توان آن را افزایش یا کاهش داد. کارایی دیگ بخار لوله آبی بیش از دیگ بخار لوله آتشین است و در محدوده ۸۵ تا ۹۰ در صد قرار دارد. کارایی دیگ بخار لوله آبی نیز میتواند با استفاده از لوازم جانبی مختلف افزایش یابد.
- کاربرد: دیگ بخار لوله آتشین معمولاً برای اهداف گرمایشی مورد استفاده قرار میگیرد؛ در حالی که دیگ بخار لوله آبی برای تأمین برق و حرارت استفاده می‌شود.
- الزامات بازرسی: دیگ بخار لوله آتشین نسبت به دیگ بخار لوله آبی به بازرسی منظم تری نیاز دارد.
نصب: دیگ بخار لوله آتشین بسته بندی شده و آماده برای کار در محل کار است ولی ددیگ بخار به مخزن تحت فشار بسته ای اطلاق می شود که در داخل آن سیالی برای استفاده در خارج از آن گرما می بیند. این گرما توسط احتراق سوخت (جامد، مایع، گاز) یا توسط انرژی هسته ای یا برق تولید می شود.
دیگ های بخار به عنوان یکی از ضروری ترین کار تولید بخار جهت استفاده در صنعت و برخی از سیستم های تهویه مطبوع را به عهده دارند .
اجزای تشکیل دهنده ی دیگ های بخار شامل موارد متعددی می باشد که در ادامه به معرفی آن ها خواهیم پرداخت. اما قبل از آن به بررسی وضعیت آبرسانی در دیگ های بخار می پردازیم. معمولی ترین مایع وارد شده به دیگ های بخار آب می باشد که طی مراحلی وارد دیگ شده و تبدیل به بخار می گردد. معمولا قسمت های اصلی انتقال دهنده ی آب به دیگ را می توان به دسته های 1- منبع آبرسانی 2- 3- نام برده و تقسیم نمود.
دیگ بخار چیست و ساختار آن چگونه می باشد
اما اجزای تشکیل دهنده ی دیگ های بخار شامل موارد ذیل می باشد:
سطح آب داخل دیگ را نشان می دهد.
- مشعلهای دوگانه سوز
- ماتومتر
فشار دیگ را نشان می دهد
- هشدار دهنده
- تابلو ها و تجهیزات برقی دیگ
- پمپ
مشعل دیگ بخار استفاده شده در دیگ بخار دارای یک نوع حلزونی طبقاتی می باشد که به صورت یک محرک الکترو موتور شناخته می شود.
یک خروجی بوده که رسوبات ته نشین شده را از ته دیگ خارج می کند.
سنسورهای حرارتی در واقع یک نوع فشار سنج می باشد که البته بخار تولیدی توسط دیگ بخار را که در دمای بسیار بالا می باشد را توسط این سنسورها اندازه گیری می کنند.
در صورت نقص فنی در هر یک از قطعات دیگ بخار که باعث بالا رفتن فشار بیش از حد شود این سوپاپ عمل کرده و فشار را خارج می نماید.
یک واحد می باشد که بخار کندانس شده را جمع آوری می کند. البته نام دیگر آن نیز تله آب می گویند.
انواع دیگ بخار از نظر جنس:
از نظر نوع جنس به دو دسته چدنی و فولادی تقسیم‌بندی می‌شوند. دیگ بخار چدنی برای تولید بخار کم فشار ساخته می‌شود. اکثر دیگ‌های بخار از نوع فولادی هستند.
دیگ بخار پرفشار به دیگی اطلاق می شود که بخار آب را در فشاری بالاتر از ۱۵ psig تولید نماید. در پایین تر از فشار مذکور دیگ در گروه دیگ بخار کم فشار قرار می گیرد. دیگ های بخار کوچک پرفشار در گروه دیگ های کوچک قرار می گیرند.
- دیگ های بخار فایرتیوب یا لوله آتشین
- دیگ های بخار واترتیوب یا لوله آبی
- دیگ های بخار ترکیبی
تعریف یا لوله آتشین:
بویلر هایی هستند که با عبور آتش و دود از درون لوله ها، آب اطراف لوله ها را به درجه حرارت مورد نظر می رساند. این نوع از بویلرها معمولا به روش های سه فاز یا چهار فاز ساخته می شوند.
بویلرهای واتر تیوب معمولا برای کار در فشارهای بالا ساخته می شوند در این نوع از دیگ های بخار، آب در درون لوله در جریان است و آتش به صورت مستقیم به لوله ها برخورد می کند. این نوع از دیگ های بخار در فشارهایی بالاتر از 100 بار هم ساخته می شوند.
دیگ های بخار ترکیبی بصورت دیگ های بخار فایر تیوب با محفظه احتراق واتر تیوب می باشند که همانند سایر انواع دیگ های بخار دارای کوره ولوله های انتقال حرارت جابجایی می باشند. در این نوع دیگ بخار به منظور افزایش سطح انتقال حرارت دربخش خروجی کوره از لوله های فین دار استفاده شده است .
تعریف دیگ های بخار واترتیوب
بویلرهای واتر تیوب معمولا برای کار در فشارهای بالا ساخته می شوند در این نوع از دیگ های بخار، آب در درون لوله در جریان است و آتش به صورت مستقیم به لوله ها برخورد می کند. این نوع از دیگ های بخار در فشارهایی بالاتر از 100 بار هم ساخته می شوند.
اولین و حداقل پارامتر جهت انتخاب یک دیگ بخار، استاندارد بودن آن است. علی الرغم اینکه استاندارد ملی دیگ های بخار به شماره ۴۲۳۱ هم اکنون اجباری می باشد باز هم شاهد تولید و فروش دیگ های بخار غیر استاندارد و غیر ایمن با قیمت نازل هستیم. لازم به ذکر است در صورت اطلاع اداره کار و یا اداره استاندارد، کارخانه تولیدکننده و همچنین استفاده کننده از دیگ بخار غیر استاندارد توقیف و پلمپ خواهد شد.
یک دیگ بخار استاندارد باید به همراه پلاک استاندارد و دفترچه بازرسی فنی ارائه گردد این دفترچه شامل نقشه های تایید شده دیگ ، گواهی ورق ها و لوله های استفاده شده ، WPS و PQR جوشکاری ، گواهی نامه جوشکاران ، تست های حین تولید ، تست سرد و گرم دیگ و … می باشد.
(متاسفانه به دلیل برخی از کوتاهی های خواسته یا ناخواسته توسط برخی از شرکت های بازرسی اداره استاندارد ، شاهد عدم انجام صحیح و دقیق کنترل های فوق حتی در برخی از دیگ های بخار استاندارد هستیم.)
مشخصات یک دیگ بخار خوب چیست ؟
1- ساختمان ساده و محکم
2- مواد و ساخت بر طبق استانداردهای بالا
3- طرحی که گردش دائمی آب در دیگ را تضمین کند در نتیجه توزیع گرما به طور یکنواخت در سرتاسر حجم آب انجام شود و قسمتهای مختلف سطوح گرمایی را تا حد امکان در دمای یکسان نگه دارد
4- سطح زیاد گرمایی تا حتی الامکان انتقال گرمای گازهای داغ کوره به آب درون دیگ تضمین شود
5- کلیه قسمتهای دیگ جهت دیگ جهت تعمیر بازرسی و تمیزکاری به راحتی قابل دسترس باشند .
6- فضای کافی برای احتراق به طور ی که گازها قبل از اینکه به دودکش برسند کاملا بسوزند .
7- جای بزرگ برای بخار به گونه ای که بخار آزادانه توانایی برخاستن از سطح آب را داشته باشد .
بخشی چشمگیری از قیمت یک دیگ بخار را تجهیزات آن تشکیل می دهد. برخی از این تجهیزات عبارتند از مشعل، پمپ تغذیه ، کنترل کننده ها و نشان دهنده های سطح آب، پرشرسوئیچ ها ، مانومترها و ترمومترها ، شیر اصلی دیگ بخار ، شیر اطمینان، شیر تغذیه ، شیر تخلیه ، شیر زیر موبری ، تابلو برق و …
کارکارد صحیح این تجهیزات کارکرد بی وقفه و ایمن یک دیگ بخار را تضمین می نماید. اما در صورتی که هر یک از این قطعات دچار مشکل گردد موجب بروز اختلال در دیگ و در نتیجه پروسه تولید می گردد. همچنین برخی از تجهیزات نقش مهمی در ایمنی دیگ دارد به طور مثال در صورتی که عملکرد شیر اطمینان دچار مشکل گردد می تواند موجب بروز انفجار و خسارات های مالی و تلفات جانی گردد.