کاربرد دیگ بخار
5/5 - (1 امتیاز)

دیگ بخار

دیگ بخار یا بویلر یا steam boiler ظرف بسته ای است که در آن آب (به طور کلی سیالات) گرم می شوند. مایعات لزوما در دیگ بخار به نقطه جوش نمی رسند. مایع گرم یا بخار شده برای استفاده در فرآیند های مختلف یا برنامه های گرمایش از دیگ بخار خارج می شوند. این برنامه ها از جمله گرمایش آب، سیستم گرمایش مرکزی، تولید برق بر پایه دیگ، پخت و پز و بهداشت هستند. وظیفه اصلی دیگ بخار گرم کردن آب برای تولید بخار است. بخار تولید شده در دیگ بخار را می توان برای اهداف مختلفی از جمله گرمایش فضا، ضد عفونی کردن و از بین بردن میکروارگانیسم های بیماری زا از جمله باکتری ها، ویروس ها و ....، خشک کردن، مرطوب سازی و تولید برق استفاده کرد.
فهرست مطالب

دیگ بخار چیست؟

دیگ بخار، که به دیگ بخار صنعتی نیز معروف است. محفظه استوانه‌ای است که به طور عمودی یا افقی آب و گرما را با هم مخلوط‌کرده و بخار تحت فشار را با یک عملیات ساده تولید می‌کند. ممکن است برای گرمایش فضای‌داخلی، موتورهای قدرت و سایر اهداف استفاده شود.

انواع مختلفی از دیگ‌های بخار وجود دارد که هر کدام از آن‌ها اهداف خاصی را ارائه می‌دهند. دیگ بخار در سیستم‌های گرمایش مرکزی برای گرم کردن آب یا هوا یا گرم کردن خانه یا سازه‌ها استفاده می‌شود.

تولید گرما و بخار توسط بویلر ساخت پروتانک

در نیروگاه سوخت فسیلی که از چرخه بخار برای تولید برق استفاده می‌شود. منبع اصلی گرما احتراق ذغال سنگ، نفت یا گاز طبیعی خواهد بود. در بعضی موارد سوخت جانبی مانند گازهای غنی از مونو اکسید کربن ناشی از باتری، می‌تواند برای گرم کردن دیگ بخار مورد استفاده قرار گرفته و از سوخت‌های زیستی مانند باگاس نیز استفاده کرد.

در یک نیروگاه هسته‌ای، دیگ‌های بخار به نام مولد بخار با حرارت تولیدشده توسط شکافت هسته‌ای گرم می‌شوند. درصورتی که حجم زیادی گاز داغ از برخی فرآیندها در دسترس باشد. یک مولد بخار بازیافت حرارت بازیابی می‌تواند از گرما برای تولید بخار استفاده کند بدون اینکه سوخت اضافی مصرف شود.

چنین پیکربندی در نیروگاه سیکل ترکیبی که از توربین گاز و بویلر استفاده می‌شود، معمول است. در همه موارد، گازهای زائد حاصل از احتراق جدا از سیال موجود در چرخه بخار است و این آلاینده‌های گازی را دستگاه‌هایی از موتورهای احتراق خارج می‌کنند. منبع گرما برای دیگ‌های بخار، احتراق هر یک از چندین سوخت مانند چوب، ذغال سنگ، نفت یا گاز طبیعی است.

طراحی و تولید انواع دیگ بخار توسط گروه صنعتی پروتانک

دیگ‌های بخار برقی از عناصر گرمایی از نوع مقاومت یا غوطه‌وری استفاده می‌کنند. شکافت هسته‌ای به عنوان منبع حرارتی برای تولید بخار، به طور مستقیم (BWR) یا در بیشتر موارد، در مبدل‌های حرارتی تخصصی موسوم به “مولدهای بخار” (PWR) استفاده می شود. ژنراتور بخار بازیابی گرما (HRSG) از گرمای رد شده از فرآیند های دیگر مانند توربین گاز استفاده می کنند.

مواد و متریال سازنده دیگ بخار استاندارد

مخزن تحت فشار فایبرگلاس دیگ‌های بخار، معمولاً از فولاد (یا فولاد آلیاژی) یا مانند زمان‌های گذشته از آهن ساخته می‌شوند. از فولاد ضد زنگ، به ویژه از انواع آستنیتی، در قسمت‌های مرطوب دیگ بخار به دلیل خوردگی و ترک خوردگی ناشی از تنش استفاده نمی‌شود.

همچنین، غالباً از فولاد ضد زنگ فریتیک در بخش های بخاری استفاده نمی‌شود. در معرض آب جوش قرار نگیرند و دیگ بخار فولاد ضد زنگ با حرارت برقی تحت “بخشنامه تجهیزات فشار” در اروپا برای تولید بخار برای دستگاه‌هایی با سطح ضدعفونی مناسب مجاز هستند. در واقع این مخازن آلاینده‌ای را وارد سیستم نمی‌کنند.

در مبدل‌های بخار زنده اغلب از مس یا برنج استفاده می‌شود. زیرا این نوع از دیگ‌های بخار با اندازه کوچکتر ساخته می‌شوند. از لحاظ تاریخی، به دلیل شکل‌پذیری بهتر و هدایت حرارتی بالاتر، مس اغلب برای جعبه‌های آتش نشانی (به ویژه برای لوکوموتیو بخار) مورد استفاده قرار می‌گرفت. با این حال، در زمان‌های اخیر، قیمت بالای مس اغلب این گزینه را غیر اقتصادی می‌کند. به جای آن از جایگزین‌های ارزان تر (مانند فولاد) استفاده می‌شود.

معرفی اجزای سازنده دیگ بخار
در نیروگاه سوخت فسیلی که از چرخه بخار برای تولید برق استفاده می‌شود، منبع اصلی گرما احتراق ذغال سنگ، نفت یا گاز طبیعی خواهد بود.

برای استفاده در “عصر بخار” ویکتوریایی، تنها ماده‌ای که برای ساخت مخزن GRP بخار استفاده می‌شود. بالاترین درجه آهن فرفورژه بود و با مونتاژ توسط پرچ ساخته می شد. این آهن اغلب از کارخانه‌های آهن آلات، مانند کارخانه هایی در منطقه Cleator Moor (انگلستان)، به دلیل کیفیت بالای صفحه نورد شده تهیه می‌شد. مخصوصاً برای استفاده در کاربردهای حیاتی مانند دیگ های فشار قوی مناسب بود. در قرن ۲۰، روش طراحی به سمت استفاده از فولاد حرکت کرد.

دیگ بخار با ساختار جوش داده شده، که استحکام بیشتر و هزینه کمتری نیاز دارد. می‌تواند با سرعت بیشتری و با کار کمتر ساخته شود، رایج شد. دیگ بخار آهنی بسیار تندتر از نمونه‌های فولادی امروزی خوردگی دارند. بیشتر در معرض حفره‌های موضعی و خوردگی و تنش قرار دارند.

گرم کردن آب تسط دیگ‌های بخار چدنی

این امر باعث می‌شود که طول عمر دیگ‌های فرفورژه قدیمی از دیگ‌های بخار فولادی جوشکاری شده بسیار کمتر باشد. ممکن است از چدن برای ظرف دیگ‌های بخار مورد استفاده در آبگرمکن خانگی استفاده شود. اگرچه در بعضی از کشورها معمولاً چنین مخزن‌هایی را “دیگ بخار” می نامند.

اما هدف آن ها معمولاً تولید آب گرم است نه بخار. بنابراین آن‌ها با فشار کم کار کرده و سعی می‌کنند از جوشیدن آب جلوگیری کنند. شکنندگی چدن آن را برای مصارف در دیگ های فشار بالا غیر عملی می کند. گروه صنعتی پروتانک با هدف تولید مخازن با کیفیت در این زمینه فعالیت می‌کند. شما می‌توانید با مشاوره توسط کارشناسان فروش شرکت پروتانک ما اطلاعات مربوطه را بدست آورید.

روش‌های تولید بخار به واسطه بویلر (کوره بخار)

تولید انواع دیگ بخار توسط شرکت پروتانک

دیگ‌های بخار آب یا کوره بخار دو روش برای تولید بخار و بهره وری دیگ دارند:

  • روش خروجی ورودی (روش مستقیم)
  • روش از دست دادن گرما (روش غیر مستقیم)

روش خروجی و ورودی بویلر (روش مستقیم)

روش مستقیم آزمون کارایی بویلر بیشتر رایج است.

  • بازده دیگ= خاموش / برق در = (Q * (Hg – Hf)) / (q * GCV) * 100
  • Q= سرعت جریان بخار در کیلوگرم بر ساعت
  • Hg= آنتالپی بخار اشباع شده در کیلو کالری بر کیلوگرم
  • Hf= آنتالپی آب خوراک در کیلو کالری بر کیلوگرم
  • q= میزان مصرف سوخت در کیلوگرم در ساعت
  • GCV= مقدار گرمایی ناخالص در کیلو کالری بر کیلوگرم (به عنوان مثال کک، ۸۲۰۰ کیلو کالری بر کیلوگرم)

روش از دست دادن گرما (روش غیر مستقیم)

برای اندازه گیری کارایی بویلر به روش غیر مستقیم، پارامتر هایی مانند این لازم است:

  • تجزیه و تحلیل نهایی سوخت (H2 ،S2 ،S ،C، محدودیت رطوبت، محدودیت خاکستر)
  • درصد O2 یا CO2 در گاز دودکش
  • دمای گاز دودکش در خروجی
  • دمای محیط در درجه سانتی گراد و رطوبت هوا بر حسب کیلوگرم
  • GCV سوخت در کیلو کالری بر کیلوگرم
  • درصد خاکستر در سوخت قابل احتراق
  • GCV خاکستر در کیلو کالری بر کیلوگرم

انواع دیگ‌های تولید بخار ساخت شرکت پروتانک

دیگ بخار را می‌توان به دسته‌بندی‌های زیر طبقه بندی کرد:

دیگ قابلمه یا دیگ Haycock

بویلر هی کوک یک “کتری” بدوی که در آن آتش از زیر دیگ. یک ظرف آب را که تا حدی پر شده است گرم می‌کند. اکثر موارد این دسته از دیگ‌ها در قرن ۱۸ به طور کلی حجم زیادی از بخار در فشار کم را تولید و ذخیره می‌کردند. فشار بخار این سیستم بویلر اغلب به سختی بالاتر از فشار اتمسفر می رود. این ها می توانند از چوب یا اغلب زغال سنگ به عنوان منبع انرژی استفاده کنند. کارایی این نوع از دیگ بخار بسیار کم بود.

قیمت دیگ بخار ساخت گروه صنعتی پروتانک
دیگ های بخار لوله ای معمولاً سرعت نسبتاً کمی در تولید بخار دارند

دیگ بخار لوله آتش پروتانک

در این نوع دیگ، آب تا حدی بشکه بخار را پر می کند. حجم کمی از دیگ، ‌خالی باقی می‌ماند تا بخار (فضای بخار) در آن جای گیرد. این نوع بویلر است که تقریباً در تمام لوکوموتیو‌های بخار استفاده می‌شود. منبع گرما درون کوره یا جعبه آتش در این نوع از دیگ بخار باید به طور دائمی توسط آب محاصره شود. دمای سطح گرمایش زیر نقطه جوش حفظ شود. کوره بخار یا همان بویلر را می‌توان در یک سر یک لوله استیل انتقال‌دهنده آتش و حرارت قرار داد. مسیر گازهای گرم و به طور کلی گرما را طولانی می‌کند.

بنابراین سطح گرمایی را افزایش می‌دهد. می‌تواند با ایجاد جهت معکوس گازها (هم رفت در انتقال گرما) از طریق یک لوله موازی دوم یا یک دسته از لوله‌های چندگانه (بویلر دودکش دو پاس یا برگشتی) بیشتر شود.

انتقال و عبور گازها از طریق لوله‌های مخزن آتش

در عوض، گازها ممکن است در امتداد کناره‌ها گرفته‌شده و سپس از طریق دودکش‌ها در زیر دیگ قرار گیرند. در مورد بویلر از نوع لوکوموتیو، یک بشکه برای بویلر از جعبه آتش امتداد می یابد. گازهای داغ از طریق یک سری لوله پلی اتیلن مخزن آتش در داخل لوله عبور می‌کنند. سطح گرمایش را نسبت به یک لوله بسیار افزایش می دهد. انتقال گرما را بهبود می بخشد و در نهایت راندمان کار افزایش می یابد.

دیگ‌های بخار لوله‌ای معمولاً سرعت نسبتاً کمی در تولید بخار دارند، اما ظرفیت ذخیره بخار را دارا هستند. دیگ‌های بخار لوله ای معمولاً سوخت جامد را می سوزانند، اما این بویلر به راحتی با انواع مایع یا گاز نیز سازگار هستند. ( پیشنهاد همچنان سوخت‌های جامد است). از دیگ‌های بخار لوله‌های آتش می‌توان به دیگ‌های نوع “اسکاچ مارین” یا “دریایی” نیز اشاره کرد.

دیگ بخار لوله آب

دیگ بخار لوله آب از انواع دیگ بخار است. در این نوع از دیگ بخار، لوله‌های پر از آب در تعدادی از تنظیمات درون کوره چیده می‌شوند. غالباً لوله‌ پلی اتیلن آب طبل‌های بزرگی را به هم متصل می کنند. قسمت های پایین حاوی آب و قسمت های بالایی دارای بخار و آب هستند. در موارد دیگر، دیگ بخار لوله آب توسط یک پمپ از طریق یک سیم پیچ تولید بخار می کند.

این نوع به طور کلی نرخ تولید بخار بالایی را ارائه می‌دهد. اما ظرفیت ذخیره سازی کمتری نسبت به حالت فوق دارد. دیگ بخار لوله آب را می توان به گونه ای طراحی کرد که از هر منبع حرارتی بهره برداری کنند. معمولاً در کاربردهای فشار بالا ترجیح داده می‌شوند. زیرا بخار فشار بالا درون لوله‌هایی با قطر کوچک است که می‌تواند فشار را با دیواره نازک‌تری تحمل کند. این نوع از دیگ بخار معمولاً در محل ساخته می شوند. تقریباً به شکل مربع هستند و می‌توانند چند طبقه باشند.

کوره بخار فلش

دیگ فلش نوعی دیگ بخار مخصوص لوله آب است. در آن لوله‌ها به هم نزدیک شده و آب از طریق آن‌ها پمپ می‌شود. دیگ فلش با نوع مولد بخار تک لوله‌ای که در آن لوله به طور دائمی از آب پر می‌شود، متفاوت است. در یک دیگ بخار فلش، لوله چنان گرم نگه داشته می‌شود. آب درون دیگ بخار به سرعت در گرما و حرارت بالا جوش داده می‌شود. دیگ‌های بخار فلش در قرن نوزدهم در اتومبیل‌ها کاربرد داشتند و این کاربرد تا اوایل قرن ۲۰ ادامه داشت.

دیگ بخار لوله‌ای با جعبه شومینه لوله آب

 گاهی اوقات دو نوع فوق به روش زیر ترکیب شده اند: جعبه آتش شامل مجموعه ای از لوله های آب است که تهویه های حرارتی نامیده می شوند. گاز ها سپس از یک دیگ بخار معمولی مایع عبور می کنند. جعبه های شومینه لوله آب در بسیاری از لوکوموتیو های مجارستان نصب شده است اما در سایر کشور ها با موفقیت چندانی روبرو نشده اند.

دیگ بخار مقطعی

در یک دیگ بخار مقطعی چدنی که گاهی اوقات “دیگ بخار خرد کردن” نامیده می شود، آب در داخل مقاطع چدنی موجود است.

ایمن‌سازی کوره بخار طبق استاندارد‌های ایمنی

برای تعریف و ایمن‌سازی دیگ بخار، برخی از سازمان‌های تخصصی حرفه‌ای مانند انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) استانداردها و کدهای مقررات را تدوین می‌کنند. به عنوان مثال، کد دیگ بخار و فشار مخزن ASME استانداردی است که طیف گسترده ای از قوانین و دستورالعمل ها را برای اطمینان از انطباق دیگ های بخار و سایر مخازن تحت فشار با استاندارد های ایمنی، امنیت و طراحی فراهم می کند. 

از لحاظ تاریخی، دیگ‌های بخار به دلیل اصول مهندسی که چندان قابل درک نبوده، منشأ بسیاری از صدمات جدی و تخریب اموال بوده است. پوسته های نازک و شکننده فلزی می توانند شکسته شوند، در حالی که درز های جوش داده نشده یا پرچ شده ممکن است باز شوند و منجر به فوران شدید بخار تحت فشار شود. وقتی آب به بخار تبدیل می شود، بیش از ۱۰۰۰ برابر حجم اصلی خود منبسط می شود و با سرعت بیش از ۱۰۰ کیلومتر در ساعت (۶۲ مایل در ساعت) به پایین لوله های بخار دیگ بخار می رود.

به همین دلیل، بخار یک روش عالی برای انتقال انرژی و گرما در اطراف یک مکان از یک دیگ بخار مرکزی به مکان مورد نیاز است، اما بدون تصفیه آب مناسب برای آب مورد استفاده در دیگ بخار، یک سیستم دیگ بخار از تشکیل رسوب و خوردگی آسیب خواهد دید. در بهترین حالت، این رسوبات در دیگ بخار هزینه های انرژی را افزایش می دهد و می تواند منجر به تولید بخار بی کیفیت، کاهش کارایی، عمر کمتر دستگاه دیگ بخار و عملکرد غیر قابل اعتماد شود.

در بدترین حالت، می تواند منجر به شکست فاجعه بار و از دست دادن دیگ بخار شود. لوله های بویلر فرو ریخته یا جدا شده همچنین می توانند بخار بسیار داغ را پاشیده و دود را از ورودی هوا خارج کرده و ناودانی را شلیک کنند و به آتش نشانانی که زغال سنگ را به اتاق آتش می کشند آسیب می رساند. دیگ های بخار بسیار بزرگی که صد ها اسب بخار را برای کار با کارخانه ها فراهم می کنند، می توانند به طور بالقوه کل ساختمان ها را تخریب کنند. 

دیگ بخار که آب آن از بین رفته و همچنان می تواند حرارت دریافت کند و خشک بجوشد ( اپراتور حرارت دیگ بخار بدون آب را قطع نکند.)، می تواند بسیار خطرناک باشد. اگر آب مورد استفاده در دیگ بخار سپس به داخل دیگ بخار خالی فرستاده شود، جریان کم آب ورودی در اثر تماس با پوسته فلزی بیش از حد فوراً می جوشد و منجر به انفجار شدیدی می شود که حتی توسط شیر های بخار ایمنی قابل کنترل نیست. تخلیه دیگ بخار نیز می تواند اتفاق بیفتد که نشتی در خطوط تأمین بخار رخ دهد که بزرگتر از جایگزینی منبع آب رسانی باشد. حلقه هارتفورد در سال ۱۹۱۹ توسط شرکت بازرسی و بیمه دیگ بخار هارتفورد اختراع شد. این روش به عنوان روشی برای جلوگیری از بروز این شرایط و در نتیجه کاهش مطالبات بیمه دیگ بخار این شرکت ها می شود.

انواع بویلر جهت تولید بخار مرطوب

دیگ بخار فوق گرم

در این نوع از دیگ بخار هنگامی که آب جوشانده می شود، نتیجه این جوشش اب، تولید بخار اشباع است که به آن بخار مرطوب نیز گفته می‌شود. بخار اشباع شده در حالی که بیشتر از بخار آب تشکیل شده است، مقداری آب تبخیر نشده را به صورت قطره‌ای حمل می‌کند. بخار اشباع شده برای بسیاری از اهداف مانند پخت و پز، گرمایش و بهداشت مفید است، اما وقتی انتظار می‌رود بخار انرژی را به ماشین آلات منتقل کند، مانند سیستم پیشران کشتی یا “حرکت” یک لوکوموتیو بخار، این سیستم‌ها مطلوب نیستند. دلیل این امر این است که از دست دادن دما و یا فشار اجتناب ناپذیر که در اثر حرکت بخار از دیگ بخار به ماشین آلات ایجاد می‌شود، باعث ایجاد مقداری چگالش و در نتیجه انتقال آب مایع به ماشین آلات می شود. آب موجود در بخار ممکن است به پره های توربین آسیب برساند یا در مورد موتور بخار رفت و برگشتی به دلیل قفل هیدرواستاتیک باعث آسیب جدی مکانیکی شود.

دیگ های بخار سوپرهیت شده یا همان دیگ های بخار فوق گرم، آب را تبخیر می کنند و سپس بخار را در یک منبع حرارت بیشتر گرم می کنند و باعث می شوند دمای بخار تخلیه شده در فشار دیگ بخار از دمای جوش به میزان قابل ملاحظه ای بالاتر باشد. از آن جا که “بخار خشک” حاصل از آن برای گرم ماندن در حالت بخار بسیار گرم تر است، هیچ آب قابل تبخیر قابل توجهی وجود نخواهد داشت. همچنین، فشار بخار بالاتر نسبت به بخار اشباع شده امکان پذیر خواهد بود. این دیگ بخار باعث می شود انرژی بیشتری در تولید بخار مصرف شود. اگر چه بیش از حد گرم شدن انرژی بیشتری را به صورت گرما به بخار می افزاید، اما تاثیری بر فشار ندارد، اما این میزان با توجه به سرعت خروج بخار از دیگ بخار و تنظیمات فشار دریچه های اطمینان تعیین می شود. مصرف سوخت مورد نیاز برای تولید بخار بیش از حد گرم در دیگ بخار سوپر هیت بیش از مصرف مورد نیاز برای تولید حجم معادل بخار اشباع شده است. با این حال، بهره وری کلی، انرژی سیستم دیگ بخار (ترکیبی از دیگ بخار، بخاری، لوله کشی و ماشین آلات) به طور کلی به اندازه کافی بهبود می یابد تا افزایش بیش از حد مصرف سوخت را جبران کند.

عملکرد دیگ بخار فوق گرما یا همان سوپر هیت همانند سیم پیچ های موجود در واحد تهویه مطبوع است، البته برای هدفی متفاوت از این سیم پیچ ها استفاده می شود. لوله کشی بخار از طریق مسیر گاز دودکش در کوره دیگ بخار هدایت می شود، منطقه ای که درجه حرارت آن معمولاً بین ۱۳۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد (۲،۳۷۲ تا ۲،۹۱۲ درجه فارنهایت) است. برخی از ابر گرم کننده ها از نوع تابشی هستند که همان طور که از نامشان پیداست، گرما را توسط تابش جذب می کنند. برخی دیگر از نوع هم رفت هستند و گرما را از مایعات جذب می کنند. برخی از دیگ های بخار سوپر هیت یا فوق گرمایی ترکیبی از این دو نوع هستند. از طریق هر دو روش، گرمای شدید در مسیر گاز دودکش نیز باعث گرم شدن لوله های بخار دیگ بخار سوپرهیت و بخار درون می شود.

طراحی هر سیستم دیگ بخار فوق گرم به دلیل درجه حرارت و فشار زیاد کار بسیار دشواری است و چندین سال است که چالش مهندسی را به همراه دارد. یکی از ملاحظات، ورود آب خوراک به دیگ بخار است. پمپ مورد استفاده برای شارژ دیگ بخار باید بتواند بر فشار کار دیگ بخار غلبه کند، در غیر این صورت آب جاری نخواهد شد. از آن جا که دیگ بخار با گرما زیاد معمولاً با فشار زیاد کار می کند، فشار آب تغذیه مربوطه باید حتی بیشتر باشد، و طرحی قوی تر از پمپ را بخواهد.

نکته دیگر ایمنی این است که در صورت خارج شدن ناخواسته بخار با فشار بالا و بیش از حد گرم، می تواند بسیار خطرناک باشد. برای این که به این موضوع نگاهی بیندازیم، نیروگاه های بخار مورد استفاده در بسیاری از ناوشکن های نیروی دریایی ایالات متحده که در طول جنگ جهانی دوم ساخته شده اند، با فشار ۶۰۰ psi (4100 کیلو پاسکال ؛ ۴۱ بار) فشار و ۸۵۰ درجه فارنهایت (۴۵۴ درجه سانتیگراد) که دمای فوق گرم است کار می کنند. در صورت پارگی عمده سیستم، یک خطر همیشگی در یک ناو جنگی در هنگام نبرد، آزاد شدن انرژی زیاد بخار بیش از حد گرم شده در حال خروج، که بیش از ۱۶۰۰ برابر حجم محدود آن گسترش می یابد، برابر با یک انفجار فاجعه آور است، که اثرات ناشی از انتشار بخار در یک فضای محدود، مانند موتورخانه کشتی، بیشتر می شود. همچنین، اگر فردی بخواهد در مسیر بخار عبور کند، نشت های کوچکی که در محل نشت قابل مشاهده نیستند، می توانند کشنده باشند. از این رو طراحان شرکت پروتانک تلاش می کنند تا اجزای قابل استفاده در بخار سیستم را برای حفظ یکپارچگی هر چه بیشتر داشته باشند. روش های ویژه اتصال لوله های بخار با هم برای جلوگیری از نشت استفاده می شود. در سیستم های فشار بسیار بالا اتصالات جوش داده شده برای جلوگیری از مشکلات نشتی اتصالات واشر دار مورد استفاده قرار گرفته اند.

دیگ بخار سوپر کریتیکال یا فوق بحرانی

دیگ بخار فوق بحرانی یا همان دیگ بخار سوپر کریتیکال، اغلب برای تولید نیروی الکتریکی استفاده می شود. آن ها با فشار فوق بحرانی کار می کنند. این دیگ های بخار در مقابل دیگ بخار زیر بحرانی، قرار دارند. یک دیگ‌بخار فوق بحرانی با چنان فشار بالایی (بیش از ۳۲۰۰ psi یا ۲۲ MPa) کار می کند که تلاطم فیزیکی مشخصه جوش متوقف می شود. سیال نه مایع است و نه گاز بلکه یک سیال فوق بحرانی است. در داخل آب اثری از حباب های بخار وجود ندارد، زیرا فشار بیش از نقطه فشار بحرانی است که در آن می توان حباب های بخار را تشکیل داد. با انبساط سیال در طی مراحل توربین، حالت ترمودینامیکی آن پایین تر از نقطه بحرانی می شود زیرا کار در چرخاندن توربین است که ژنراتور الکتریکی را که در نهایت نیرو از آن استخراج می شود، تبدیل می کند. مایع در آن نقطه ممکن است ترکیبی از قطرات بخار و مایع باشد زیرا در داخل کندانسور عبور می کند. این منجر به مصرف سوخت کمی کمتر و در نتیجه تولید گاز گلخانه ای کمتر می شود. 

طراحی و تولید انواع دیگ بخار پروتانک

طراحی دیگ‌بخار به معنای فرآیند طراحی دیگ های بخار است که برای اهداف مختلف استفاده می شود. وظیفه اصلی دیگ‌بخار گرم کردن آب برای تولید بخار است. بخار تولید شده در دیگ‌بخار را می توان برای اهداف مختلفی از جمله گرمایش فضا، ضد عفونی کردن و از بین بردن میکروارگانیسم های بیماری زا از جمله باکتری ها، ویروس ها و ….، خشک کردن، مرطوب سازی و تولید برق استفاده کرد. دما یا شرایط بخار مورد نیاز برای هر یک از این کاربرد ها متفاوت است، بنابراین طراحی دیگ‌بخار نیز باید متناسب برای هر یک از این کاربرد ها باشد.

مزایای طراحی مدرن

طراحی مدرن دیگ‌بخار که اکنون در بسیاری از شرکت ها از جمله شرکت پروتانک صورت می گیرد، مزایای زیادی دارد. در گذشته، طراحی نا مناسب دیگ های بخار باعث انفجار های بسیاری شده است که منجر به تلفات جانی و مالی شده است. در طراحی های مدرن سعی می شود از چنین نقص هایی جلوگیری شود تا نه تنها سلامت و مقاومت دیگ‌بخار تایید شده باشد و هزینه های تهیه مجدد دیگ‌بخار از بین برود، بلکه هیچ یک از اپراتور هایی که با دیگ‌بخار کار می کنند نیز آسیب نبینند. به علاوه، مدل سازی ریاضی می تواند میزان فضای مورد نیاز یک دیگ‌بخار و نوع مواد مورد استفاده را تعیین کند. هنگامی که مشخصات طراحی یک دیگ‌بخار مشخص می شود، مهندسان طراحی می توانند هزینه و زمان بندی ساخت را تخمین بزنند.

طراحی دیگ بخار ممکن است بر اساس موارد مختلفی باشد که در ادامه برخی از آن ها را مشاهده می کنید:
  1. یکی از مهم ترین نکات در هر صنعتی بهینه بودن یک سیستم است. در دیگ بخار بهینه بودن سیستم به معنای تولید حداکثر مقدار بخار با حداقل مصرف سوخت در دیگ بخار است. 
  2. برای تهیه و طراحی دیگ بخار باید امکان سنجی اقتصادی بررسی شود. بدین معنی که باید طراحی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد و از طرفی امکان نصب این دیگ‌بخار نیز به راحتی وجود داشته باشد. دیگ بخاری که از نظر تئوری مناسب است نمی تواند بدون هیچ آزمایشی به یکباره نصب شود و وارد صنعت شود چرا که در این راه ممکن است آسیب های جبران ناپذیری به سیستم دیگ‌بخار وارد شود.
  3. دیگ های بخار خود به تنهایی به میزان زیادی گران قیمت هستند و اگر نیاز داشته باشند تا تعداد سه اپراتور یا بیشتر به طور مداوم آن ها را چک کنند، هزینه مالی دراز مدت دیگ بخار بسیار افزایش می یابد و همچنین خطرات ناشی از حضور این اپراتور ها نیز بسیار زیاد تر می شود. نکته مهم در طراحی دیگ‌بخار این است که به گونه ای طراحی شود تا نیازی به چک شدن مداوم از طرف اپراتور نداشته باشند.
  4. در طراحی دیگ بخار، سرعت نیز بسیار مهم است. نه اشتباه نکنید، سرعت ساخت دیگ بخار نه، بلکه سرعت تولید بخار در دیگ‌بخار از زمان اتصال به منبع انرژی تا تولید بخار باید زیاد باشد. اگر این سرعت پایین باشد، دیگ‌بخار تولید شده در صنعت کارآمد و مقرون به صرفه نخواهد بود.
  5. کیفیت آب خام مورد استفاده در دیگ‌بخار به معنی این که این آب چقدر سخت یا نرم باشد، مواد سازنده دیگ‌بخار را تعیین می کند.
  6. منبع حرارت و سوختی که باید سوزانده شود و خصوصیات خاکستر آن یا ماده فرآیندی که قرار است گرما
  7. از آن بازیابی شود در طراحی دیگ‌بخار مهم است.
  8. ظرفیت بخار خروجی مورد نیاز که معمولاً بر حسب تن در ساعت یا کیلوگرم در ثانیه اندازه گیری می شود،‌در طراحی سیستم دیگ‌بخار مهم است.
  9. شرایط بخار، فشار، دما و…
  10. محدودیت های مکانیکی
  11. محدودیت های بودجه ای که خریداران می توانند برای خرید دیگ‌بخار بپردازند.
  12. دیگ‌بخار تولید شده در نهایت باید با تک تک مقررات ایمنی و موارد استاندارد تعیین شده، خوانش داشته باشد.

لوازم جانبی و نصب دستگاه هایی هستند که جزئی جدایی ناپذیر از دیگ‌بخار را تشکیل می دهند اما بر روی آن نصب نشده اند. آن ها شامل لوازمی برای کمک به صرفه جویی در انرژی و… و پمپ های خوراک و پیش گرم کننده های هوا هستند.

لوازم جانبی موثر در کارایی دیگ بخار

لوازم جانبی در کنترل و کارایی موثر دیگ‌بخار کمک می کند. برخی از وسیله های معمول (به طور خاص موارد مورد نیاز قانون دیگ‌بخار هند) شامل موارد زیر است:

  • شیر کنترل تغذیه: جریان آب را به دیگ‌بخار تنظیم می کند و از جریان برگشتی آب در صورت خرابی پمپ تغذیه جلوگیری می کند.
  • شیر توقف بخار: جریان بخار را که در دیگ‌بخار و لوله بخار تولید می شود تنظیم می کند و همچنین ممکن است برای جلوگیری از تأمین بخار از دیگ بخار استفاده شود
  • پلاگین قابل سوخت: در پایین ترین سطح آب و بالاتر از محفظه احتراق قرار می گیرد، عملکرد آن این است که آتش را به محض پایین آمدن سطح آب در دیگ بخار، از سطح مشخص شده مشخص خاموش کند.
  • خروس دمنده: در فواصل منظم آب را از پوسته خارج می کند تا نا خالصی های مختلفی را که ممکن است در پایین دیگ‌ ته نشین شود از بین ببرد.
  • سوپاپ های ایمنی: به طور خودکار از فشار بیش از حد ایمن جلوگیری می کند.
  • شاخص های سطح آب: سطح آب در دیگ بخار را نشان می دهد.

اتصالات و لوازم جانبی دیگ بخار

شرکت‌های مختلف از جمله شرکت پروتانک، برای کنترل فشار بخار در دیگ بخار و بویلرها به چه صورت عمل می کنند؟

دیگ بخار و بویلر ها به طور کلی دارای ۲ یا ۳ فشار هستند: یک فشار، فشار تنظیم مجدد دستی، که با تنظیم حد بالایی فشار بخار در نظر گرفته می شود، فشار عملیاتی که هنگام آتش گرفتن دیگ برای حفظ فشار و برای دیگ های مجهز به مشعل تنظیم کننده، به عنوان یک روش و روند ایمنی عمل می‌کند و در نهایت یک فشار که فشار تعدیل کننده‌ای است که میزان آتش را کنترل می‌کند.

  • شیر اطمینان: برای کاهش فشار و جلوگیری از انفجار احتمالی دیگ‌بخار استفاده می شود.
  • شاخص‌های سطح آب: آن ها سطح سیال در دیگ‌بخار را به اپراتور نشان می دهند، همچنین به عنوان شیشه دید، آب سنج یا ستون آب نیز شناخته می شود.
  • دریچه‌های دمنده پایین: وسیله ای برای از بین بردن ذرات جامد متراکم شده هستند و در کف دیگ قرار می گیرند. همان طور که از نام آن مشخص است، این شیر معمولاً مستقیماً در پایین دیگ قرار دارد و گه گاه باز می شود تا از فشار موجود در دیگ بخار برای بیرون راندن این ذرات استفاده کند.
  • شیر دمنده مداوم: این شیر دمنده مداوم اجازه می دهد تا مقدار کمی آب به طور مداوم خارج شود. هدف آن جلوگیری از اشباع شدن آب موجود در دیگ‌بخار با نمک های محلول است. اشباع منجر به کف کردن می شود و باعث می شود قطرات آب با بخار منتقل شوند. (شرایطی که به عنوان پرایمینگ شناخته می شود.) از Blowdown یا همان شیر دمنده مداوم اغلب برای نظارت بر شیمی آب دیگ‌بخار استفاده می شود.
  • Trycock: نوعی شیر است که اغلب برای بررسی دستی میزان مایع در یک مخزن استفاده می شود. معمولاً در دیگ‌بخار آب یافت می شود.
  • مخزن فلاش: منفجر شدن فشار زیاد به این مخزن وارد می شود که بخار می تواند با خیال راحت فلش’شود و در یک سیستم فشار ضعیف مورد استفاده قرار گیرد و یا در حالی که دمش فشار محیط برای تخلیه جریان دارد، به هوا منتقل شود.
  • سیستم خودکار دمیدن / بازیابی حرارت مداوم: این سیستم به دیگ‌بخار اجازه می دهد تا فقط در مواقعی که آب اصلاح به دیگ‌بخار جریان دارد، شروع به کار کند و در نتیجه حداکثر مقدار گرمای ممکن را از حالت تهویه به آب مورد استفاده منتقل کند. به طور کلی به مخزن فلاش نیازی نیست زیرا تخلیه در نزدیک به دمای آب مورد استفاده است.
  • حفره های دستی: حفره های دستی، صفحات فولادی هستند که در دهانه های دیگ بخار نصب می شوند تا امکان بازرسی و نصب لوله ها و بازرسی از سطوح داخلی را فراهم کنند.
  • داخلی طبل بخار:  یک سری صفحه نمایش، اسکرابر و قوطی (جدا کننده سیکلون)
  • قطع آب کم: وسیله ای مکانیکی است (معمولاً سوئیچ شناور است) یا الکترودی با یک کلید ایمنی است. برای خاموش کردن مشعل یا خاموش کردن سوخت دیگ استفاده می شود. تا از یک بار رفتن آب زیر یک مقدار خاص جلوگیری کند. اگر دیگ‌ بخار “خشک” باشد (بدون آب درون آن بسوزد) می تواند باعث پارگی یا خرابی فاجعه بار شود.
  • خط دمش سطحی: وسیله ای برای از بین بردن کف یا مواد غیر قابل تغلیظ سبک وزن است. تمایل به شناورشدن در بالای آب داخل دیگ دارند.
  • پمپ گردشی:  برای گردش آب به دیگ‌بخار طراحی شده است پس از آنکه مقداری از گرمای آن را خارج کرد.
  • شیر چک آب شیر یا شیر کلاک: یک شیر توقف برگشت ناپذیر در خط آب مورد استفاده در دیگ‌بخار است. این شیر ممکن است در کنار دیگ‌بخار، دقیقاً زیر سطح آب یا در بالای دیگ نصب شود. 
  • خوراک بالا: در این طرح برای تزریق آب تغذیه، آب به بالای دیگ‌بخار تغذیه می شود. این می تواند خستگی ناشی از تنش گرمایی را کاهش دهد. با پاشش آب آشامیدنی روی یک سری سینی، آب به سرعت گرم می شود و این می تواند میزان رسوبات آهک را کاهش دهد.
  • لوله یا بسته نرم افزاری Desuperheater: مجموعه‌ای از لوله‌ها یا بسته های لوله ای در تجهیزات انتقال آب یا بخار که برای خنک سازی بخار بیش از حد گرم شده طراحی شده است. این تجهیز به منظور تهیه تجهیزات کمکی که بخار خشک نیازی به آن ندارند. ممکن است توسط آن آسیب ببینند، طراحی شده است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Scroll to Top