آهن آلات

دیگ بخار چیست و چه کاربردی دارد؟

دیگ بخار چیست
عنوانتوضیحات
دیگ بخار چیست؟دیگ بخار دستگاهی است که با سوخت، آب را گرم کرده و بخار تولید می‌کند. این بخار در صنایع مختلف کاربرد دارد.
اجزای اصلی دیگ بخارسیستم آب تغذیه، سیستم بخار، سیستم سوخت، دستگاه گرم‌کننده، دی اریتور، پمپ تغذیه، اکونومایزر، سوپر هیتر، کندانسور
عملکرد اجزاپیش گرم‌کردن آب، حذف گازهای حل‌شده، پمپاژ آب، افزایش راندمان حرارتی، تبدیل بخار اشباع به فوق گرم، تبدیل بخار به آب
ضرورت بویلر مناسبکیفیت ساخت، تعمیرات دوره‌ای، رسوب‌گیری، تعادل سطح آب، گردش آب مناسب و ایمنی در ساخت
اصلاحات رایجمیزان PH، مشعل سوخت، کمبود هوا، هوازدایی، مسیر انتقال، سطح آب
سخن پایانیدیگ‌های بخار با فناوری‌های نوین کارآمدتر و سازگارتر با محیط زیست شده‌اند اما نیاز به تحقیق و توسعه بیشتر وجود دارد.

دیگ بخار چیست؟ دیگ بخار دستگاهی است که با سوزاندن سوخت، آب را گرم کرده و بخار تولید می‌کند. این بخار تولید شده تحت فشار قرار می‌گیرد و در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. دیگ بخار از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر کدام وظیفه خاصی را بر عهده دارند. از جمله این اجزا می‌توان به سیستم آب تغذیه، سیستم بخار، سیستم سوخت، دستگاه گرم‌کننده تغذیه آب، دی اریتور، پمپ تغذیه آب، اکونومایزر، سوپر هیتر و کندانسور اشاره کرد. هر یک از این اجزا نقش مهمی در عملکرد صحیح دیگ بخار و افزایش راندمان آن ایفا می‌کنند. برای عملکرد بهینه یک دیگ بخار، عواملی همچون کیفیت ساخت، مواد اولیه مرغوب، تعمیرات دوره‌ای و حذف رسوبات بسیار مهم هستند.

دیگ بخار چیست؟

دیگ بخار یا بویلر مجموعه‌ای از لوله‌ و اتصالات است، که برای انتقال گرمای تولیدی سوخت، به سیال (آب) استفاده می‌گردد و در انتها آب داغ یا بخار آب تولید میگردد. و پس از آن، بخار یا آب داغ تولید شده ، تحت فشار قرار می گیرد و برای کاربردهای مختلف از جمله گرمایش از آن استفاده می‌شود.

اجزای اصلی دیگ بخار

  • سیستم آب تغذیه
  • سیستم بخار
  • سیستم سوخت

اجزای اصلی سیستم بویلر را در زیر به صورت خلاصه توضیح می دهیم:

جزء عملکرد اصلی مزایای استفاده
دستگاه گرم‌کننده تغذیه آب (Feedwater Heater) پیش گرم کردن آب تغذیه قبل از ورود به دیگ بخار کاهش برگشت‌ناپذیری، بهبود کارایی ترمودینامیکی، کاهش هزینه‌های عملیاتی، جلوگیری از شوک حرارتی
دی اریتور (Deaerator) حذف اکسیژن و گازهای حل شده در آب کاهش خوردگی، افزایش عمر مفید تجهیزات
پمپ تغذیه آب (Feedwater Pump) پمپاژ آب به داخل دیگ بخار تامین فشار مورد نیاز برای ورود آب به دیگ بخار
اکونومایزر (Economizer) پیش گرم کردن آب تغذیه با استفاده از گازهای خروجی از دیگ بخار افزایش راندمان حرارتی، کاهش مصرف سوخت
سوپرهیتر (Superheater) تبدیل بخار اشباع به بخار فوق گرم افزایش دمای بخار، بهبود راندمان توربین بخار
کندانسور (Condenser) تبدیل بخار خروجی از توربین به آب مایع ایجاد خلاء در کندانسور، بهبود عملکرد توربین بخار

دستگاه گرم کننده تغذیه آب (Feedwater Heater):

این دستگاه برای توزیع آب دیگ بخار قبل از گرمایش استفاده می‌شود. پیش گرمایش دستگاه تغذیه آب، برگشت‌ناپذیری تولید بخار را به مقدار زیادی کاهش می دهد. سپس کارایی ترمودینامیکی سیستم را بهبود می‌بخشد. این نکته، باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود و همچنین از وارد شدن شوک حرارتی به فلز دیگ بخار کمک می‌کند.

دی اریتور (Deaerator):

دی اریتور برای حذف کردن اکسیژن و گازهای حل شده در آب داخل دیگ بخار بکار می‌رود. اکسیژن موجود در داخل آب دیگ بخار باعث ایجاد خسارت‌های شدید از جمله خوردگی، در سیستم دیگ بخار می‌گردد؛ به این شکل که به دیواره لوله‌ها و دیگر تجهیزات فلزی داخل دیگ بخار می‌چسبد و باعث تولید اکسید آهن (زنگ زدگی) می‌شود. کربن دی اکسید داخل آب نیز با آن واکنش می‌دهد و تولید اسید کربنیک می‌کند که باعث خوردگی بیشتر می‌گردد.

اغلب دی اریتورها برای حذف کردن اکسیژن به میزان 7 ppb و کمتر از آن، و حذف کلی کربن دی اکسید طراحی میگردند.

پمپ تغذیه آب (Feedwater Pump):

نوع به خصوصی از پمپ هاست که برای پمپاژ آب به دیگ بخار استفاده می شود.

اکونومایزر (Economizer)

اکونومایزر ها مبدل حرارتی هستند که مایعات، عموما آب را گرم می کنند، اما این گرما از نقطه جوش آن سیال فراتر نمی رود. آنها می توانند از آنتالپی جریان های مایعی که داغ هستند استفاده کنند، اما نه به مقداری داغ که در یک دیگ بخار استفاده گردند، درنتیجه باعث برگشت آنتالپی مفید و بهبود کارایی دیگ بخار می گردند.

اکونومایزرها دستگاه هایی هستند که به دیگ بخار متصل می گردند، و با استفاده از گازهای خروجی از دیگ بخار برای پیش گرم شدن آب سرد مورد استفاده در مرحله تغذیه (آب تغذیه) در مصرف انرژی صرفه جویی فراوان می کنند.

سوپرهیتر (Superheater):

واحد مبدل حرارتی است که بخار اشباع را به حالت مافوق گرم می رساند. سوپر هیتر، بخار اشباع را تا بالاتر از دمای اشباع مورد حرارت قرار میدهد، تا موقعی که به حداکثر دمای مورد نیاز در طراحی دیگ بخار برسد و به همین دلیل به بیشترین دمای ممکن نیاز دارد و لذا در جریان گازهای حاصل، جلوتر از بقیه واحدها قرار داده میشود.

حداکثر دمای دیگ بخار توسط ویژگی های مواد مورد استفاده در ساخت دیواره های سوپرهیتر تعیین می شود. مواد امروزی می‌توانند 660 را تحمل کنند.

کندانسور (Condenser) یا چگالنده:

ابزاری است که فرآیند میعان در آن انجام می گردد و وظیفه خنک‌سازی سیال درون دیگ را به عهده دارد. به گفته سایت havasanj درباره کندانسور:

کندانسور یا چگالنده قطعه ای است که در آن یک سیال با انتقال حرارت در کنار سیال دیگر مانند آب یا هوا و گرماگیری از آن، تغییر فاز داده و از حالت بخار به حالت مایع تبدیل می شود. در واقع سیال مذکور کندانس شده و به مایع تبدیل می شود. کندانسورها یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده چیلرهای تراکمی هستند.

الزامات یک بویلر یا دیگ بخار عالی

  • مهارت مناسب در ساخت و استفاده از ساختار ساده در طراحی و مواد با کیفیت از مهم ترین الزامات ساخت دیگ بخار می باشد. اما همه اینها مانع از ضرورت انجام تعمیرات زودهنگام نمی کاهد.
  • استفاده از رسوبگیری در بویلر لازم است تا تمام ناخالصی ها را از آب بگیرد.
  • ظرفیت آب کافی برای جلوگیری از هر گونه نوسان در سطح آب دیگ بخار یا فشار بخار
  • سطح آب متعادل برای جدا شدن کافی بخار از آب، برای عدم ایجاد کف در دیگ بخار
  • گردش آب با ثبات در سراسر دیگ بخار، به طوری که تمام قطعات دچار نوسان دمایی نگردند.
  • فضای آب به بخش هایی تقسیم شود که اگر هر یک از بخش های دیگ بخار از کار بیافتد هیچ انفجاری رخ ندهد.
  • دیگ بخار به طوری ساخته شده که از تغییر شکل (کرنش) به دلیل انبساط نابرابر، مبرا باشد و در صورت امکان از مفاصل در معرض مستقیم اثر آتش جلوگیری کند.
  • محفظه احتراق اضافی به گونه ای تنظیم گردد که احتراق گازهایی که در کوره دیگ بخار آغاز شده و ممکن است قبل از فرار گازها به دودکش از آنها استفاده کند.
  • به منظور تفکیک جریان و استخراج کل گرما از گازهای بویلر، سطح گرمادهنده در زوایای درست نسبت به جریان های گازهای گرم شده قرار بگیرد.
  • قطعات دیگ بخار برای تعمیرات و بازدید قابل دسترس باشند.
  • دیگ بخار بایستی با کارهایی که انجام می شود متناسب باشد.
  • استفاده از بهترین ابزارهای سنجش و دریچه های ایمنی

اصلاحات رایج در دیگ بخار

  • میزان PH: این یک علامت اختیاري پذیرفته شده است كه نمایانگر درجه اسیدي یا بازي آب می باشد.
  • مشعل پودرکننده سوخت: مشعلی در دیگ بخار است که سوخت توسط هواي متراکم به ذرات ریز تبدیل شده و بصورت پودر با فشار در یک یا چند مسیر جریان پیدا می کند.
  • دیوارهوا خنک کننده: دیواره نسوز دیگ بخار که در آن منافذ برای جریان هوا تعبیه می گردد.
  • کمبود هوا: هوای غیر کافی در مخلوط سوخت و هوا که با کمبود اکسیژن لازم برای اکسیده نشدن کامل سوخت در دیگ بخار (احتراق کامل) ضروری می باشد.
  • هوا زدا: تخلیه کننده هوا مجهز به شیر شناور که در بالاترین نقطه سامانه آب گرم بویلر قرارمی گیرد.
  • شیر هواگیری خودکار: تخلیه کننده هوا مجهز به سنسور حساس حرارتی خودکار که در مسیر بخار نصب می گردد.
  • شیر هواگیری: مجرای مجهز شده به یک شیر که در بالاترین نقطه دیگ یا مخزن تحت فشار برای تخلیه هوا نصب می گردد.
  • بار مبنا: اصطلاحی است که جهت بخشی از توان دیگ بخار که عملا در مدت طولانی ثابت خواهد بود، بکار می رود.
  • لوله آتشخوار: لوله فلزی که پس از گذر از حفره ای در ورقه فلزی مربوطه گرد شده باشد.
  • تخلیه: مخصوص تخلیه قسمتی از آب دیگ به منظور تقلیل غلظت یا خارج کردن لجن از دیگ بخار
  • کانال رابط: برای انتقال محصولات احتراق بین قسمت‌ واحد تولید بخار و دودکش
  • محفظه هوای مشعل: در آن فشار هوا بالاتر از جو برای ایجاد اطمینان از توزیع و خروج هوای ثانویه وجود دارد.
  • هوازدایی: فرآیندی که در آن مقدار هوای موجود در محلول را تا حد ممکن یا درصد مورد نظر کاهش میابد.
  • مسیر: مسیر عبور بسته که سطح جانبی آن گرم شده و سیال در یک جهت درون آن جریان دارد.
  • نقطه ریزش: پایین ترین دمایی که در آن سوخت مایع می تواند تحت شرایط معینی جریان پیدا کند.
  • مشعل چرخشی: مشعلی که مواد نفتی درون خود را توسط محفظه گردان سریعی به صورت ذرات در می آورد.
  • دودکش: یک مجرای عمودی که بر اساس اختلاف چگالی گازهای ورودی و خروجی در آن، موجب جریان از مبدا می شود.
  • مشعل پودر کننده سوخت: مشعلی برای احتراق سوخت که در آن سوخت توسط حرارت بخار تبدیل به ذرات ریز می شود. این عمل ممکن است در داخل یا خارج مشعل صورت پذیرد.
  • ستون آب: لوله عمودی که بالا و پایین آن به ترتیب با بخار و آب دیگ در تماس می باشد و می توان به آن، آب سنج شیر و هشداردهنده حداقل و حداکثر ارتفاع آب وصل نمود.
  • ضربه آب: افزایش ناگهانی فشار آب در اثر تبدیل سریع نیروی جنبشی به فشار را ضربه آب می گویند.
  • سطح آب: ارتفاع سطح آب در دیگ بخار را سطح آب می گویند.

سخن پایانی

با پیشرفت تکنولوژی و افزایش نیاز صنایع به انرژی، اهمیت دیگ‌های بخار روز به روز بیشتر می‌شود. همانطور که در پاسخ به سوال دیگ بخار چیست گفتیم؛ دیگ بخار، دستگاهی است که با تولید بخار، نیروی محرکه بسیاری از فرآیندهای صنعتی را فراهم می‌کند. امروزه، دیگ‌های بخار با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، کارآمدتر و سازگارتر با محیط زیست شده‌اند. با این حال، همچنان نیاز به تحقیق و توسعه در این حوزه احساس می‌شود تا بتوانیم دیگ‌های بخاری با راندمان بالاتر و آلودگی کمتر تولید کنیم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *