در این مقاله قصد داریم درمورد انواع بویلر، تعریف، قطعات ، موارد استفاده ، کاربرد و مزایا و معایب آن صحبتکنیم.
فهرست مطالب
- 1-بویلر چیست ؟
- 2- انواع فولاد
- 3-کار اصلی دیگ بخار چیست ؟
- 4-قسمتهای مختلف بویلر
- 5-انواع دیگ بخار ، جزییات و مزایا و معایبآن
- 6-مراجع
===================================
1-بویلر چیست ؟
بویلر در کلمه به معنای انجام عمل جوشاندن و یا جوشاننده میباشد و این کلمه مرتبط با عمل بویلینگ (Boiling) که به معنای رساندن دمای یک سیال به نقطه جوش آنمیباشد.
دیگ بخار نوعی مخزن بستهاست که سیال رابا حرارتدادن برای تولید برق به بخار فشار بالا تبدیلمیکند.
دیگ بخار انرژی گرفتهشده از سوختی مانند زغال سنگ، سوخت هسته ای و گاز طبیعی را برای تبدیل آب به بخار تبدیلمیکند.
بویلرها ظرف بسته ایهستند که برای گرم کردن آب یا مایعات دیگر استفادهمیشود و سپس بخار تولیدمیشود، بخار بسیار گرممیشود یا ممکناست از هر ترکیبی تحت خلاء یا فشارباشد تا با استفاده از انرژی آنها از احتراق سوخت هستهای استفادهشود.
سیال بخار شده یا گرم شده در دیگ برای کاربردها یا فرآیندهای مختلفی مانند گرمایش آب، تولید برق مبتنی بر دیگ بخار، پخت و پز بهداشتی و غیره استفادهمیشود.
بویلرها مخازنی تحت فشار هستند که عموماً از فولاد ساختهشدهاند. به دلیل خوردگی و ترک خوردگی تنشی، فولاد ضد زنگ از انواع آستنیتی در قسمت مرطوب دیگ ها استفادهنمیشود.
معمولاً فولاد ضد زنگ فریتی برای قسمت های بسیار گرم که در معرض آب جوش نیستنداستفادهمیشود.
در زبان فارسی معمولا در صنایع مختلف به جای اصطلاح بویلر از کلمات دیگ و کوره استفادهمیگردد که بیانگر دستگاهی با همان کارآیی صنعتیمیباشد.
===================================
در اینجا خیلی کوتاه گریزی به انواع فولاد و تعاریف آنمیزنیم .
- 1-فولاد ضد زنگ
- 2-فولاد کربنی
- 3-فولاد آلیاژی
- 4-فولاد ابزار
فولاد ضد زنگ :
فولاد ضد زنگ در بین انواع فولادها بسیار محبوباست. از نظر ظاهری براق است و 10 تا 20 درصد کروم به عنوان آلیاژدارد. استفاده از کروم به عنوان آلیاژ از خوردگی فولاد جلوگیری میکند و آن را قادر میسازد تا به راحتی به اشکال مختلف قالب گیریکند. به دلیل شکلپذیری و انعطافپذیری، فولاد ضد زنگ بهترین گزینه برای ظروف نقره، مصارف خانگی، تجهیزات جراحی و غیرهاست.
فولاد کربنی :
فولاد کربنی فولادی با بافت ماتاست که بسیار مستعد خوردگیاست. از عناصر آلیاژی کمتری تشکیلشدهاست و بسیار مستحکماست، به همین دلیل از آن برای ساخت قطعات خودرو، سیم کشش بالا، چاقو و اقلام مختلف استفادهمیشود.
فولاد آلیاژی :
فولاد آلیاژی مخلوطی از فلزات مختلف مانند مس، نیکل و آلومینیوماست. ارزان تر و مقاوم در برابر خوردگیاست، بنابراین در خطوط لوله، قطعات خودرو، پروژه های مکانیکی و بدنه کشتی استفادهمیشود. استحکام آنها با درصد فلزات مختلف فولاد آلیاژی تعیینمیشود.
فولاد ابزار :
این فولاد سختاست. مقاوم در برابر خراش و حرارتاست. به طور کلی برای ساخت ابزارهای فلزی مانند چکش استفادهمیشود. فولاد ابزار از تنگستن، کبالت و مولیبدن ساختهشدهاست، بنابراین مقاومت حرارتی و دوام بالاییدارند.
===================================
2-کار اصلی دیگ بخار چیست ؟
اصل کار دیگ بخار هماناست که آب در یک ظرف دربسته قرار دارد و در نتیجه به بخار تبدیلمیشود.
بخار تبدیل شده دارای انرژی جنبشی با فشار بالااست. آب موجود در دیگ بخار به دلیل گرمای حاصل از سوزاندن سوختهایی مانند زغال سنگ، سوخت هسته ای و غیره به بخار تبدیلمیشود. بخار فشار قوی از لوله ها عبورمیکند و از دیگ به داخل توربین خارج میشود که توربین رادر امتداد میچرخاند.
===================================
3-قسمت های مختلف بویلر :
قطعات اصلی دیگ بخار به شرح زیراست:
- 1. مبدل حرارتی
- 2. کنترل
- 3. مشعل
- 4. محفظه احتراق
- 5. پشته اگزوز
- 6. خطوط تامین و خطوط برگشت
- 7. پمپ سیرکولاتور
- 8. شیر برگشتی
- 9. مخزن انبساط
- 10. آکواستات
- 11. کلیدهای قطع آب کمکی و اولیه
- 12. فایرباکس
- 13. نسوز
- 14. کندانسور/ هواگیر
- 15. سوئیچ فشار گاز کم و زیاد
- 16. دستگاه سطح آب
1. مبدل حرارتی :
اجزاییاست که برای انتقال حرارت تولید شده توسط مشعل های داخل محفظه احتراق به دیگ استفادهمیشود.
این بخش از چندین عنصر مانند بسته های لوله های فولادی، خطوط مسی یا چدن ساختهشدهاند.
عنصر مبدل حرارتی باید به گونه ایباشد که بتواند در برابر دماهای بالا مقاومتکند، گرما را به طور موثر انتقالدهد و مدت طولانی دوام بیاورد.
2.کنترل :
کنترلهای سیستم کاربر را قادرمیسازد تا دماهای آب، سوخت و هوا، احتراق و فشار داخلی را تنظیمکند. آنها میتوانند فرکانس آتش سوزی مشعل ها را تنظیم کنندیعنی نرخی که سوخت با کیفیت مخلوط اکسیژن و سوخت مصرفمیشود.
آنها نقش مهمی در سیستم ایمنی بویلر دارند و خطر آسیب را به میزان زیادی کاهشمیدهند.
فشار بالا و بخار کنترل نشده بسیار خطرناکهستند و باید به خوبی توسط کنترل سیستم برای ایمن نگه داشتن دیگ با اطمینان از اینکه فشار داخلی باید در محدوده باشد و آب باید در محدوده دمای ایمن باشد، نگهداریشود.
دستگاه کنترل فشار: دستگاه کنترل فشار برای کنترل فشار دیگ بخار استفادهمیشود.
کلید قطع کننده دمای بالا یا فشار بالا: یک کلید دمایی یا فشار سوئیچ ساده (کلید دما برای دیگ های آب گرم و سوئیچ فشار برای دیگ های بخار) است که برای از کار انداختن دیگ بخار استفادهمیشود.
3.مشعل :
مشعل بخشی از دیگ بخاراست که در آن منبع سوخت با هوا مخلوط شده و احتراق میشود، سپس گازهای احتراق داغ وارد دیگ شده و به عنوان مبدل حرارتی عملمیکند.
مقدار صحیح هوای احتراق برای احتراق کارآمد و تمیز لازماست، بنابراین مشعل باید در شرایط کاری خوب نگهداریشود.
مقدار کمتری از هوا اجازه احتراق کامل رانمیدهد در حالی که مقدار زیاد هوا منجر به ازدست رفتن گازهای خروجیمیشود.
4.محفظه احتراق :
در محفظه احتراق سوخت برای گرم کردن آب سوزاندهمیشود.
محفظه احتراق دارای مشعلاست و برای ایجاد منطقه ایمن برای احتراق سوخت فرار در دمای بالا طراحیشدهاست.
این بخش عموماً از چدن یا فولاد یا فلز ساختهشدهاست که می تواند با دماهای بالا مقابلهکند.
باید به طور منظم سرویس شود زیرا واحدهای قدیمی تر ممکناست ترک بخورند یا خورده شوند که برای استفاده ایمننیست.
5.پشته ی اگزوز :
دودکش نیز شناخته میشود و برای خروج ایمن سوخت مصرف شده از نمای بیرونی ساختمان طراحیشدهاست. آنها شبیه یک دودکش آجریهستند یا ممکناست یک سری لوله های فلزی باشند.
آنها باید به گونه ای ساختهشوند که گازهای مضر مانند مونوکسید کربن منحرف شوند و از نزدیکی درها و پنجره ها خارجنشوند.
6.خطوط تامین و خطوط برگشت :
آنها از دیگ بخار هدایت میشوند و بخار یا آب گرم را در نقاط توزیع مانند رادیاتور یا بخاری تحویل میدهند. هنگامی که بخارها و آب سرد میشوند، خطوط برگشت، آب را به دیگ برمیگردانند و در آنجا آب دوباره گرم میشود و دوباره به بیرون فرستاده میشود.
7.پمپ سیرکولاتور :
این بخش جزء بویلرها هستند که آب گرم رااز طریق خطوط تغذیه به خطوط توزیع یا رادیاتورها خارجمیکنند. پمپ های سیرکولاتور مسئول بازگرداندن آن از طریق خطوط برگشتهستند. پمپ های سیرکولاتور جزء بسیار ضروری برای دیگ هستند بنابراین باید به خوبی نگهداریشوند.
8.شیر برگشتی :
شیر جریان برگشتی به عنوان یک واحد ایمنی استفادهمیشود و اجازهمیدهد سیال فقط در یک جهت جریانیابد.
9.مخزن انبساط :
این یک مخزن کوچکاست که دیگ بخار را از فشار اضافی محافظتمیکند و ایمنی آن را بررسیمیکند.
10.آکواستات :
آکواستات در بویلر برای ارسال سیگنال صحیح به مشعل در مورد زمان شروع یا توقف فرآیند استفادهمیشود.
با توجه به دمای سیال موجود در دیگ، آنها میدانند که چه زمانی فرآیند را شروع یا متوقفکنند.
11.کلیدهای قطع آب کمکی و اولیه :
از این دستگاهها برای تعیین شرایط کم آب در دیگ بخار استفادهمیشود هر زمان که این شرایط ایجادشود آنها برای شروع سوخت اصلی برای خاموش کردن مشعل استفادهمیشوند.
اگرآنها به طور سالانه تمیز شوند، 10 سال عمر مورد انتظار خواهندداشت، اما اگر در نگهداری نادیده گرفته شوند، باید خیلی سریع تعویضشوند.
12.فایرباکس :
فایرباکس بخشی از دیگ بخاراست که در آن سوخت با هوا برخورد می کند و شعله ایجادمیکند.
13.نسوز :
نسوز موادیهستند که برای پر کردن هر گونه منافذ یا شکاف اطراف جعبه آتش نشانی استفادهمیشوند که به ماندن آتش در جعبه آتش کمکمیکند.
14. کندانسور/ هواگیر :
مخازن کندانسور و هواگیر معمولاً در سیستمهای دیگ بخار فقط به جای روغن داغ و دیگ آب گرم استفادهمیشود زیرا سیالها همیشه در حالت مایع هستند.
15.سوئیچ فشار گاز کم و زیاد :
این فشار سوئیچ ها برای اطمیناناز فشار گاز در دیگ ضروریهستند. این کلیدها در دیگ از لاغر شدن یا غلیظ شدن دیگ با گازها جلوگیری میکنند که می تواند منجر به انفجار یا آسیب جدی شود.
16. دستگاه سطح آب :
سیستم کنترل آب تغذیه دیگهای مختلف از دستگاه های مختلفی برای کنترل سطح آب در دیگ بخار استفادهمیکند.
از راه اندازی ساده خاموش که توسط یک سوئیچ اجرا میشود، دستگاه های سنجش سطح به کنترل کننده حلقه متصلمیشوند. هنگامی که یک دیگ بدون کنترل آب تغذیه کارمیکند، نیاز به یک اپراتور برای تنظیم شیر دستی برای تمام وقتدارد.
نیروگاه – (و انواع نیروگاه ها)
نیروگاه ها – نیروگاه هسته ای – نیروگاه آبی – نیروگاه حرارتی
===================================
4-انواع دیگ بخار ، مزایا و معایب آن
A) بر اساس محتویات داخل لولهها
دیگ فایر تیوب
دیگ لوله آب
B) بر اساس تعداد لولهها
دیگهای تک لوله ای
بویلر چند لوله ای
C) بر اساس موقعیت کوره
بویلرهای داخلی
بویلرهای با شعله خارجی
D) بر اساس محور پوسته
دیگهای عمودی
دیگهای افقی
ماه صنعت انرژی
E) بر اساس روش های گردش آب و بخار
دیگهای گردش طبیعی
دیگهای بخار با گردش اجباری
F) بر اساس ویژگیها
کوکران
لامونت
لوفلر
دیگ بخار بابکوک و ویلکاکس
لنکاوی
لوکوموتیو
در ادامه به هر مورد با جزییات آن میپردازیم .
A) بر اساس محتویات داخل لوله :
1-دیگ فایر تیوب :
بویلرهای فایر تیوب انواع دیگهای بخاریهستند که در آنها گازهای ضربه ای تولید شده از منبع حرارت از طریق لولههایی با درام پر از آب جریان مییابد.
در این نوع دیگ، میزان آب موجود در دیگ بسیار بیشتر از گازهای داغ موجود در لوله هااست.
گرما از لولههای گاز داغ به آب موجود در اطراف لوله های گاز داغ منتقلمیشود و آن را به بخار تبدیلمیکند.
دیگ های فایر تیوب برای دیگ بخار لوکوموتیو استفادهمیشود. کار با آنها آساناست و در ساخت و ساز سادههستند.
انواع دیگر فایر تیوب :
- 1-دیگ فایر تیوب کورنیش
- 2-دیگ لوله آتش نشانی لنکاوی
- 3-دیگ بخار لوله آتش نشانی لوکوموتیو
- 4-دیگ فایر تیوب عمودی
- 5-دیگ لوله آتش نشانی کوکران
- 6-دیگ بخار لوله آتش دریایی اسکاچ
- 7-دیگ لوله آتش غوطه وری
مزایا :
- هزینه نگهداری پایینی دارند.
- آنها در طراحی ساده هستند.
- برای انجام عملیات به اپراتورهای ماهر کمتری نیازاست.
- تصفیه آب خوراک برای دیگ فایر تیوب ضرورینیست.
- برای راه اندازی دیگ فایر تیوب نیازی به آب تغذیه خالص نیست که باعث کاهش هزینهمیشود.
- برای تولید توان خروجی یکسان، دیگ فایر تیوب هزینه کمتری نسبت به لوله آبدارد.
معایب :
- حد فشار کاری در دیگ فایر تیوب تا 20 بارمیباشد.
- راندمان تا 70 درصداست.
- برای خروجی معین به مساحت بیشتری نیازاست.
- کیفیت بخار در مقایسه با دیگ وان آب بهترنیست.
- در گیاهان کوچک استفادهمیشود.
2-دیگ لوله آب :
دیگ لوله آب یک دیگ فشار قویاست که در آن آب در لوله گرم شده توسط آتش یا گازهای داغ موجود در درام این لوله ها را احاطه کردهاست.
در این نوع دیگ بخار سوخت داخل کوره میسوزد و گازهای داغی ایجادمیکند که آب را به بخار فشار قوی تبدیل میکند.
بخار از درام بخار خارج میشود که مخلوط آب بخار در آن جمعمیشود.
در برخی موارد، بخار عبوری از لوله ها فوق گرم میشود، به این معنی که دیگ لوله آب میتواند بخار اشباع یا بسیار گرم تولید کند.
این نوع بویلرها در صنایع شیمیایی، فرآیندی، پالایشی، کاغذسازی و خمیرسازی کاربرد دارند. انواع دیگ لوله آب عبارتند از :
- عمودی ساده
- استرلینگ
- بابکوک و ویلکاکس
مزایا :
- دیگ لوله آب میتواند در حداکثر فشار کاری 250 بار کارکند.
- بازده کلی آن با اکونومایزر تا 90 درصداست.
- مساحت کمتری برای خروجی معین مورد نیازاست.
- نوسانات بار را میتوان به راحتی کنترلکرد.
- تولید بخار و کیفیت بخار بالاتری دارد که برای تولید برق کارآمد مناسباست.
- در گیاهان بزرگ استفادهمیشود.
- گردش آب کاملاً مشخصاست.
معایب :
- دارای هزینه نگهداری بالا و طراحی پیچیدهاست.
- برای عملیات به یک اپراتور ماهر نیازاست.
- در نیروگاه های بزرگ استفادهمیشود زیرا در صنایع کوچک غیراقتصادیاست.
- تصفیه آب خوراک در دیگ بخار لوله آب بسیار ضروریاست زیرا رسوبات کوچک در داخل لوله میتواند باعث گرم شدن بیش از حد و ترکیدن آنشود.
B) بر اساس تعداد لوله :
1. دیگ بخار تک لوله :
این نوع دیگ فقط شامل یک لوله آتش یا لوله آب میباشد. انواع دیگهای بخار تک لوله ای عبارتند از :
- دیگ کورنیش
- دیگ عمودی ساده
2.بویلر چند لوله ای :
این نوع دیگ شامل دو یا چند لوله آب یا لوله آتشاست. انواع دیگ های چند لوله ای عبارتند از :
- لنکاوی
- لوکوموتیو
- کوکران
- دیگ بخار بابک و ویلکاکس
C) بر اساس موقعیت کوره :
1.دیگ بخار داخلی :
در این نوع کوره دیگ در داخل درام دیگ قرار میگیرد که به این معنیاست که کوره جزئی از سازه های دیگ بخار میباشد. انواع دیگ های بخار داخلی عبارتند از :
- لنکاوی
- کوکران
- لوکوموتیو
2.دیگ بخار خارجی :
در این نوع دیگ، کوره در خارج از درام دیگ قرار دارد که به این معنی است که کوره جزئی از ساختار بویلر نیست. انواع دیگ های بخار خارجی عبارتند از :
- دیگ استرلینگ
- دیگ بخار Babcock و ویلکاکس
D) بر اساس محور پوسته :
1. دیگ عمودی :
نوعی دیگ فایر تیوب یا واتر تیوب هستند که در آن محور بشکه دیگ به صورت عمودی جهت گیریمیشود. آنها در لوکوموتیوهای راه آهن، وسایل نقلیه جاده ای، تراکتور بخار و غیره استفاده می شوند. انواع دیگ بخار عمودی عبارتند از :
- دیگ کوکران
مزایا :
- به دلیل قطعات کمتر، هزینه اولیه پایینی دارد.
- هزینه نگهداری پایینی دارد.
- ساده در کار
- نصب و تعویض آسان.
- به مساحت کوچکی روی زمین نیاز دارد.
- آنها تحمل سطح آب را دارند.
معایب :
- طراحی عمودی آن در بسیاری از موارد کار آن را محدود میکند.
- به دلیل مساحت محدود، بخار محدودی تولید میکند.
- ناخالصی های موجود در این نوع دیگ در قسمت پایینی آن مینشیند و از گرم شدن آن جلوگیری میکند.
- لوله های دیگ بخار کوچک هستند.
2- دیگ افقی :
اینها نوعی دیگ فایر تیوب یا واتر تیوب هستند که در آن محور بشکه دیگ به صورت افقی قرار میگیرد. انواع دیگ های افقی عبارتند از :
- لنکاوی
- لوکوموتیو
- بابکاک و دیگ ویلکوکس
E) بر اساس روش گردش آب و بخار :
1. دیگ گردش طبیعی :
در این نوع دیگ، گردش آب به طور طبیعی توسط جریان های همرفتی که در حین گرم شدن آب ایجادمیشود، انجاممیشود.
جریان همرفت به دلیل اختلاف چگالی ناشی از دمای آب ایجادمیشود. انواع دیگ های گردش طبیعی عبارتند از :
- بابکاک و ویلکاکس
- دیگ لنکاوی
2. دیگ با گردش اجباری :
در این نوع دیگ، گردش با کمک دیگ بخار با نیروی خارجی انجاممیشود. انواع دیگ با گردش اجباری عبارتند از :
- ولوکس
- لامونت
- لوفلر
F) بر اساس ساخت و ساز :
1. دیگ کوکران :
دیگ کوکران نوعی دیگ فایر تیوب عمودی چند لوله ایاست که دارای تعدادی لوله افقیمیباشد.
این شکل اصلاح شده یک دیگ عمودی سادهاست که در آن سطح گرمایش با استفاده از تعدادی لوله آتش افزایشمییابد.
راندمان این دیگ در مقایسه با دیگ عمودی ساده بسیار بهتراست.
مزایا :
- هزینه نصب کماست.
- مساحت کف کمتر مورد نیازاست.
- آسان برای کار و رسیدگی.
- حمل و نقل کوکران آساناست.
- انواع سوخت قابل استفادهاست.
معایب :
- سرعت تولید بخار پایینی دارد.
- بازرسی و نگهداری آن دشواراست.
- بازه فشار آن محدوداست.
2.دیگ لامونت :
این یک نوع لوله آب فشار بالااست که مبتنی بر گردش اجباریاست که در آن گردش آب از طریق یک پمپ خارجی از طریق لولههایبا قطر کم با فاصله نزدیک انجاممیشود.
در این کار از پمپ به منظور داشتن گردش کافی و مثبت در دیگ های بخار و آب گرم استفادهمیشود.
مزایا :
- دیگ فشار قوی
- انعطاف پذیر در طراحی
- میتوان آن را در دیگ با گردش طبیعی دوباره مونتاژ کرد.
- آسان برای شروع
- ظرفیت تولید بخار بالا در حدود 50 تن در ساعتاست.
- سرعت انتقال حرارت بالایی دارد.
معایب :
تشکیل حباب در سطوح لولهها صورت میگیرد که سرعت انتقال حرارت به بخار را کاهشمیدهد.
3.بویلر لوفلر:
این یک نوع دیگ لوله آباست که ظرفیت تولید بخار با فشار بالا دارد.
مزایا :
- اندازه جمع و جور دارد.
- صدای زیادی تولیدنمیکند.
- نمک روی سطوح رسوبنمیکند.
معایب :
- تبخیر درام id حجیم و پرهزینه.
- تشکیل حباب صورتمیگیرد که مشکل انتقال حرارت را ایجادمیکند.
4.دیگ بخار بابکاک و ویلکاکس :
این یک نوع دیگ لوله آب افقیاست که به دیگ هایطولی نیز معروفاست.
مزایا :
- ظرفیت تولید بخار بالاتر
- تعمیر عیوب آسان
- فضای کمتری را اشغال میکند.
- حداقل تلفات کشش در داخل کوره را داراست.
- آسان برای بازرسی در شرایط عملیاتی.
معایب :
- هزینه نگهداری بالا
- ناخالصی های آب در مقیاس کوچک ممکناست در سطح رسوبکند که منجر به گرم شدن بیش از حد و ترکیدن لولههامیشود.
5.دیگ لنکاوی:
نوع افقی و ثابت دیگ فایر تیوباست که به صورت داخلی آتش میگیرد و بر اساس گردش طبیعی کارمیکند .
مزایا :
- راندمان حرارتی بالا
- کارکرد آسان
- به راحتی نیاز بار را برآورده میکند.
- ساده در نگهداری
- مصرف برق به دلیل گردش طبیعی کماست.
معایب :
- بخار کم تولید میکند.
- به فضای بیشتری برای کف نیاز دارد.
6.دیگ لوکوموتیو :
این دیگ برای ایجاد بخار از آب به کمک انرژی گرمایی استفادهمیشود. این یک دیگ بخار لوله آتش با سوخت جامد با سوخت جامداست که دارای یک کوره آتش داخلیاست.
مزایا :
- دیگ قابل حمل است.
- میتواند بارهای ناگهانی و تقاضای نوسان را تحملکند.
- مقرون به صرفه
- نرخ تولید بخار بالا
- اندازه جمع و جور
معایب :
- خوردگی و تشکیل رسوب صورت میگیرد.
- قادر به تحمل شرایط بار سنگین نیست.
دیگ بخار
===================================
مراجع :
نیروگاه حرارتی چیست و چگونه کار می کند