دیگ بخار یا بویلر و اجزای آن چیست

دیگ بخار یا بویلر مجموعه‌ای از لوله‌هاست، که از آن‌ها برای انتقال گرمای تولیدی حین فرایند احتراق، به سیال (آب) استفاده می‌شود و در نهایت آب داغ یا بخار آب تولید می‌شود. در مرحله بعد، بخار یا آب داغ تولید شده در دیگ بخار ، فشرده می‌شود و برای کاربردهایی مانند گرمایش از آن استفاده می‌شود. این فرایند به انرژی و حرارت نیاز دارد. به صورت کلی، دیگ بخار از سه بخش تشکیل شده است. بخش اول، سیستم آب تغذیه، بخش دوم سیستم بخار و بخش سوم نیز سیستم سوخت می باشد.

به صورت جزئی‌تر، می‌توان اجزای اصلی سیستم بویلر را به قسمت های زیر تقسیم کرد:

• دستگاه گرم کننده تغذیه آب (Feedwater Heater): برای توزیع آب دیگ بخار قبل از گرمایشاستفاده می‌شود. پیش گرمایش دستگاه تغذیه آب، برگشت‌ناپذیری تولید بخار را کاهش می‌دهد. سپس کارایی ترمودینامیکی سیستم را بهبود می‌بخشد. این مسئله، باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود و همچنین به جلوگیری از وارد شدن شوک حرارتی به فلز دیگ بخار کمک می‌کند.
• دی اریتور (Deaerator): از آن برای حذف کردن اکسیژن و گازهای حل شده در آب مورد استفاده در دیگ بخار بکار می­رود. اکسیژن حل شده در آب دیگ بخار باعث خسارت‌های شدید ناشی از خوردگی، در سیستم بخار می‌شود؛ به این صورت که به دیواره فلزی لوله‌ها و دیگر تجهیزات فلزی می‌چسبد و تشکیل اکسید (زنگ) می‌دهد. کربن دی اکسید حل شده در آب نیز با آن واکنش می‌دهد و تولید اسید کربنیک می‌کند که باعث خوردگی بیشتر می‌شود. بیشتر دی اریتورها برای حذف کردن اکسیژن به میزان ۷ ppb در واحد جرم و کمتر از آن، و همچنین حذف کلی کربن دی اکسید طراحی می‌شوند.
• پمپ تغذیه آب (Feedwater Pump): نوع خاصی از پمپ هاست که برای پمپاژ آب تغذیه به دیگ بخار مورد استفاده قرار می گیرد. آب ممکن است یا همان موقع عرضه شود یا به صورت چگالیده برگشتی، به عنوان نتیجه ای از چگالش بخار تولید شده توسط دیگ بخار ، تولید شود. این پمپ ها معمولا دستگاه های فشار بالا هستند که از یک سیستم بازگشتی چگالیده، مکش می گیرند و می توانند از نوع پمپ گریز از مرکز، و یا پمپ جابجایی مثبت باشند.
• اکونومایزر (Economizer) ها در دیگ بخار: دستگاه های مبدل حرارتی هستند که مایعات، عموما آب، را گرم می کنند، اما به طور معمول، این گرما از نقطه جوش آن سیال فراتر نمی رود. دلیل نام­گذاری اکولایزرها به این دلیل است که می توانند از آنتالپی جریان های مایع استفاده کنند که داغ هستند، اما نه انقدر داغ که در یک دیگ بخار استفاده شوند، درنتیجه باعث بازیابی آنتالپی مفید بیشتر و بهبود کارایی دیگ بخار می شود. اکونومایزرها دستگاهی برای اتصال به دیگ بخار هستند که با استفاده از گازهای خروجی از دیگ بخار برای پیش گرم شدن آب سرد مورد استفاده برای پر کردن آن (آب تغذیه)، در مصرف انرژی صرفه جویی می کنند.
• سوپرهیتر (Superheater): واحد مبدل حرارتی است که بخار اشباع را به حالت مافوق گرم میبرد. سوپر هیتر، بخار اشباع را تا بالاتر از دمای اشباع حرارت میدهد، تا وقتی که به حداکثر دمای مورد نیاز در طراحی برسد و بنابراین به بیشترین دمای ممکن نیاز دارد و لذا در جریان گازهای حاصل، جلوتر از بقیه واحدها قرار داده میشود. حداکثر دمای دیگ بخار توسط ویژگی­های ماده ای که دیواره­های سوپرهیتر با آن ساخته شده­اند، تعیین می­شود. مواد مقرون به صرفه امروزی میتوانند تا دمای ۵۵۰ – ۶۶۰ را تحمل کنند.
• کندانسور (Condenser) یا چگالنده: وسیله ای در دیگ بخار است که فرآیند میعان در آن صورت می گیرد و وظیفه خنک‌سازی سیال عامل را به عهده دارد.

الزامات یک دیگ بخار عالی

1. مهارت مناسب و ساختار ساده دیگ بخار با استفاده از موادي كه تجربه نشان داده که بهترین مواد هستند. و بنابراین استفاده از آنها مانع از ضرورت انجام تعمیرات زودهنگام می شود.

2. یک مخزن رسوبگیری در دیگ بخار لازم است تا تمام ناخالصی ها را از آب بگیرد.

3. ظرفیت بخار و آب کافی برای جلوگیری از هر گونه نوسان در فشار بخار و یا سطح آب دیگ بخار

4. سطح آب برای جدا شدن کافی بخار از آب، برای جلوگیری از ایجاد کف در دیگ بخار

5. گردش آب با ثبات و کامل در سراسر دیگ بخار، به طوری که تمام قطعات در همان دما باقی بمانند.

6. فضای آب تقسیم شده به بخش هایی که به گونه ای مرتب شده اند که اگر هر بخش دیگ بخار از کار بیافتد، هیچ انفجاری رخ نمی دهد. مسیرهای بزرگ و آزاد بین بخش های مختلف برای برابر کردن خط آب و فشار در همه قسمت ها

7. مازاد قدرتی زیاد بر هر تغییر شکل مجاز، 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.

8. یک محفظه احتراق به گونه ای تنظیم می شود که احتراق گازها که در کوره دیگ بخار آغاز شده، ممکن است قبل از فرار گازها به دودکش کامل شود.

9. ، به منظور تفکیک جریان و استخراج کل گرمای موجود از گازهای دیگ بخار، سطح گرمادهنده تا جای ممکن در زوایای درست نسبت به جریان های گازهای گرم شده قرار گیرد.

10. قطعات دیگ بخار، برای تمیز کردن و تعمیرات قابل دسترس باشند، این نکته ای حائز اهمیت در رابطه با ایمنی و اقتصاد است.

11. دیگ بخار بایستی با کارهایی که انجام می شود متناسب بوده، و قادر به کار تا ظرفیت کامل خود با بالاترین میزان اقتصاد باشد.

12. دیگ بخار بایستی به بهترین ابزارهای سنجش، دریچه های ایمنی و سایر ابزارها مجهز باشد.

واژگان و تعاريف دیگ بخار:

۳- ۱- ميزان PH

اين يك علامت اختياري پذيرفته شده است كه نمايانگر درجه اسيدي يا بازي آب ميباشد. PH، لگاريتم معكوس غلظت يون هيدروژن دیگ بخار ميباشد (مول بر ليتر)

۳-۲- مشعل پودركننده سوخت

مشعلي در دیگ بخار است كه برای اینکه احتراق سوخت در آن رخ دهد، سوخت توسط هواي متراكم به ذرات ريز تبديل شده و بصورت پودر با فشار زياد در يك يا چند مسير جريان پيدا مي كند.

۳-۳– دیوارهایی که توسط هوا خنک میشود

دیواره نسوز دیگ بخار که در آن منافذی برای عبور هوا تعبیه شده است

۴-۳– کمبود هوا

هوای غیر کافی در مخلوط سوخت و هوا در جایی است که اکسیژن لازم برای اکسیده نشدن کامل سوخت در دیگ بخار (احتراق کامل) ضروری می باشد.

۵-۳– هوا زدا

تخلیه کننده هوا مجهز به شیر شناور که در بالاترین نقطه سامانه آب گرم بویلر میگردد.

۶-۳ شیر هواگیری خودکار

تخلیه کننده هوا مجهز به المان حساس حرارتی خودکار که در بالاترین نقطه مسیر بخار  نصب می گردد.

۷-۳– شیر هواگیری

مجرای مجهز شده به یک شیر که در بالاترین نقطه دیگ یا مخزن تحت فشار، برای تخلیه هوا نصب می گردد.

۸-۳– بار مبنا

بار مبنا اصطلاحی است که جهت بخشی از توان دیگ بخار که عملا در مدت طولانی ثابت خواهد بود، بکار میرود.

۳-۹- لوله ته گرد

لوله فلزی که پس از گذر از حفره ای در ورقه فلزی مربوطه، گرد شده باشد.

۱۰-۳– تخلیه

تخلیه قسمتی از آب دیگ به منظور تقلیل غلظت یا خارج کردن لجن

۱۱-۳– کانال رابط

کانالی برای انتقال محصولات احتراق بین قسمتهای واحد توليد بخار و دودکش.

۱۲-۳– محفظه هوای مشعل

محفظه اطراف مشعل که در آن فشار هوا بالاتر از جو برای ایجاد اطمینان از توزیع و خروج هوای ثانویه وجود دارد.

۳-۱۳- هوازدایی

فرآیندی که در آن مقدار هوای موجود در محلول را تا حد ممکن یا درصد مورد نظر در کل حجم آب کاهش میدهد.

۳-۱۴– دیگ بخار فولادی یکپارچه لوله آتشی

دیگ بخار یکپارچه یا آب گرم لوله آتشی، نوع اصلاح شده دیگ بخار اسکاتلندی میباشد که در آن ملاحظات مهندسی، ساخت،

آزمون احتراق قبل از حمل و تامین مواد اولیه، مهارت در ساخت و عملکرد آن توسط سازنده که مسئولیت همه اجزا و قسمت های به کار رفته در مونتاژ دیگ را به عهده دارد، پیش بینی شده است. اجزاء شامل دیگ، مشعل، کنترل کننده ها، تجهیزات و قطعات کمکی می باشد.

۱۵-۳– مسیر

یک مسیر عبور بسته که سطح جانبی آن گرم شده و سیال در یک جهت درون آن جریان دارد.

۱۶-۳– نقطه ریزش

پایین ترین دمایی که در آن سوخت مایع می تواند تحت شرایط معینی از آزمایش جریان پیدا کند.

۱۷-۳ مشعل چرخشی

مشعلی که مواد نفتی درون خود را توسط محفظه گردان سریعی به صورت ذرات در می آورد.

۳-۱۸- دودکش

یک مجرای عمودی که بر اساس اختلاف چگالی گازهای ورودی و خروجی در آن، موجب جریان از مبدا می شود.

۱۹-۳– مشعل پودر کننده سوخت با بخار

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.

۲۰-۳– 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.

۲۱-۳– ضربه آب

افزایش ناگهانی فشار آب در اثر تبدیل سریع نیروی جنبشی به فشار را ضربه آب می گویند.

۲۲-۳– سطح آب

ارتفاع سطح آب در دیگ بخار را سطح آب می گویند.