طراحی متفاوت واحدها و تجهیزات دیگ بخار وبویلر صنعتی
قبل از اینکه وارد موضوع واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی بشویم یک موضوع جالب را یادآور میشویم که برای تشریح کامل انواع مختلف طراحی و ساخت بویلرها، از زمانی که اولین تلاش ها برای تولید دستگاه بخار با فشار کم انجام شد، تعداد پرشماری کتاب نیاز بود تا بتوانند به همه جوانب طراحی واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی بپردازد. در آن زمان بویلرهایی بودند که هیچ ارتباطی با سایر تجهیزات و سیستمهای دیگر بویلرها نداشتند. بدین ترتیب شما ممکن است با نوع خاصی از طراحی واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی روبه رو شوید که در این سری مقالات به آن اشاره نشده باشد و دلیل آن تفاوت در ساخت و تولید آنهاست.
دو ماه قبل با دو بویلر طرح استرلینگ مواجه شدم که در ۱۸۹۰ طراحی و در ۱۹۵۲ ساخته شده بود. من مطالب این بخش را به مواردی محدود کرده ام که به طور معمول با آن سروکار دارید. اما اگر بویلری با طراحی قدیمی یافتید می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر به منابع این مقاله مراجعه کنید.
انواع مختف طراحی و ساخت واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی
وقتی می خواهید تعریف دقیق و مهندسیی ارایه دهید مستقیما باید به منابع معتبر علمی و مهندسی مراجعه کنید. وقتی تصمیم گرفتیم در مورد انواع مختف طراحی و ساخت واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی سخن بگوییم و مقاله ای نگارش کنیم، به منابع اصلی مهندسی مراجعه کریدم. منبع ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا) است که تعریف و نگهداری کد بویلر و مخازن تحت فشار (BPVC) در انحصار آنها است. کد، قانون پذیرفته شده برای تولید بویلرها و مخازن تحت فشار در آمریکا، کانادا و اکثر نقاط دنیاست. طبق کد، بویلر مخزنی است که در آن یک مایع تحت فشار گرم شده و یا به بخار تبدیل می شود (گرمای مورد نیاز توسط احتراق یا منبع دیگر تامین می شود).
تعریف فشار در طراحی و ساخت واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی
حال بیایید فشار موجود در واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی را تعریف کنیم. شما با عده زیادی از مردم مواجه می شوید که در مورد معنی فشار کاری کم و یا فشاری کاری زیاد نظر خود را دارند اما در مورد فشار متوسط دچار اختلاف میشویم. BPVC در اسناد مختلف خود فشار کم و زیاد را تعریف کرده اما اطلاعاتی در مورد فشار متوسط ارایه نکرده است. بویلرهای فشارقوی توسط ASME در اولین سند مهیا شده و برای تولید بویلرها و مخازن تحت فشار تعریف شده که اکنون به نام بخش از BPVC شناخته میشود که نام آن «قواعد ساخت بویلرهای پر قدرت» است، نشانه آن شماره ۱ رومی است نه انگلیسی تمام قسمت ها توسط حروف رومی شماره گذاری شده است. در بخش بویلر فشار قوی به بویلر بخاری که در فشار بالاتر از ۱۵psig یا بویلر آب گرمی که در دمای بالاتر از ۲۵۰°F یا فشار بیش از ۱۶۰psig کار میکند گفته میشود. بویلرهای فشار پایین به بویلر بخاری که در فشار کمتر از ۱۵psig یا بویلر آب داغ که در دمای کمتر از ۲۵۰°F یا فشار کمتر از ۱۶۰psig کار می کند گفته میشود.
اکنون میتوانید بفهمید چرا نمیتوان برای فشار متوسط تعریفی ارایه کرد زیرا جایی برای آن در نظر گرفته نشده است و شاید بتوان بازه میانی این دو سطح را فشارکاری متوسط نامید.
اگر بدنبال مقالات بیشتر در مورد فشار کاری متوسط هستید به سایت های خارجی مراجعه کنید. فشار متوسط چیست؟
پس میتوان نتیجه گرفت اگر بویلری بخار تولید می کند فشار حداقل آن ۱۵psig و فشار بالا هر فشاری بیشتر از آن است. همانطور که روشن شد تعاریف دقیقی برای واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی وجود دارد ولی برای بویلرهای آب داغ به طور تعاریف شفافی شرح داده نشده است اما اصولا یک معیار وجود برای تشخیص واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی وجود دارد و آن هم اینست که اگر تقریبا هر بویلری زیر دمای ۲۵۰°F کار کند، جزو دسته بویلر فشار پایین است.
بویلر فشار بالا یا فشار قوی را بویلر های پرقدرت و بویلرهای فشار پایین را بویلر گرمایشی میخوانند که تعریف آنها هم با کاربردشان همخوانی دارد. اما این نکته را به یاد داشته باشید، واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی که فقط برای گرمایش استفاده میشوند ولی در فشار بخار بالای ۱۵psig کار میکنند و یا آب را تا دمای بیش از ۲۵۰°F گرم می کنند نیز جزو واحدهای فشار قوی با بویلر صنعتی پر قدرت محسوب میشوند. یک بویلر فشار پایین می تواند موتور بخار را برای تولید برق به کار بیندازد، اما همچنان بویلر فشار پایین یا بویلر گرمایشی است و نوع استفاده تاثیری در تعریف آن ندارد.
دو تعریف مهم در تشخیص انواع واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی
یک بویلر بخار با دمای بالا (سوپر هیت)، کیفیت بخار را به بالاتر از فشار اشباع می رساند. این امکان وجود دارد که بخار فشار پایین، جزو بویلرهای صنعتی دما بالا محسوب شود اما در واقع تمام بویلرهای بخار دما بالا، جزو بویلرهای صنعتی پرقدرت هستند.
یک تعریف غیرشفاف دیگر که در صنعت خیلی شایع و پر استفاده است آب داغ دما بالا یا همان (HTHW) است. وقتی درباره این واحدها صحبت می کنیم نوعا مخفف آن را به کار می بریم تا لغات کامل. یک بویلر HTHW، بویلر فشار بالا با توان زیاد است که آب را گرم می کند تا تولید بخار از زمانی که HTHW را انتخاب کردیم، زین پس هر واحد بویلر گرمایش آب داغ فشار پایین را واحد آب داغ می نامیم. با این فرض که مطابق با تعریف، بویلر آب داغ فشار پایین تلقی گردد.
هرگز از پرسیدن منظور اصطلاحات بکار رفته در صنعت دیگ بخار نهراسید. زیرا منظور بهره برداران اغلب بستگی به این دارد که آیا بویلر، توان است یا گرمایشی و شما باید منظور آن را به درستی دریابید تا بتوانید بدرستی راجع به موضوعات نظر دهید
ساختار دیگ بخار و طرز کار دیگ بخار بطور مستقیم و غیر مستقیم
اولین نکته ای در ساختار و طرز کار واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی لازم است بدانید اینست که لزوما دیگ بخارنباید مشعل داشته باشد. انواع مختلف واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی گرمایشی میتوانند آب داغ یا بخار را با جذب گرما از سیال دیگر تولید کنند. این سیال داغ بسورت واسطه ای میتواند بخار باشد و بخار در گردش میتواند آب داغ تولید کند. این فرآیند میتواند مایع داغ و گاز حاصل از فرآیند شیمیایی باشد که به اندازه برآورد نیاز هر واحد، گرم شده باشد.
هزینه تولید گرما در واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی با سوخت فسیلی چقدر است
من فرض میکنم در یکی از بزرگترین بویلرهای بخار فشار پایین کار میکنم که در اواخر دهه ۱۹۶۰ ساخته شده و با سوزاندن یک مایع یا سوخت های فسیلی مثل ذغال سنگ، بخار تولید می شود و منبع گرما حجم بزرگی از نفت بود که هوا به صورت اجباری به آن می رسید تا آن را بسوزاند؛ اما در دمای پایین و نه با احتراق کامل، در این صورت یک دیگ بخار با ابعاد ۲۴ft در قطر و ۹۰ft ارتفاع و با هزاران ft2 سطح گرمایشی در ساعتف چیزی در حدود ۲۵۰۰۰ پوند هزینه می تراشید.
مصرف بهینه برای تولید بویلر آب داغ گرمایشی چقدر است؟
سایر پروژه ها با بویلر آب داغ، از هوای داغ با ۵۰۰ درجه فارنهایت که حاصل از عملیات فولادسازی بود را استفاده می کردند که رقمی حدود ۱۰۶Btuh × ۱۰۰ داشت. به کار بردن چنین وسیله ای که حداکثر بخار را با آن تولید کرد منطقی است زیرا در مصرف سوخت صرفه جویی می شود. این بویلرها را میتوان به صورت مخزن تحت فشار بدون اشتعال مطابق با بخش VIII کد ASME «قواعد ساخت مخازن تحت فشار» ساخت.
واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی آبگرم که در آن عملیات احتراق انجام میشود باید طبق بخش آ یا IV تولید شوند که محدود به موادی است که میتواند در نرخ انتقال حرارت بالای مورد نیاز آتش مستقیم مقاومت کنند. در ساخت بویلرهایی که از حرارت اتلافی استفاده می کنند می توان از موادی که نسبت به تجهیزات شعله مستقیم مقاومت کمتری دارند، استفاده کرد؛ اما باید از بروز خوردگی در آنها نیز جلوگیری کرد. به زبان ساده تر بویلر شعله مستقیم را برخلاف بویلر غیراحتراقی نمیتوان با استفاده از فولاد ضد زنگ استفاده کرد.
از آنجایی که رابطه ثابتی بین فشار و دما برای بخار و آب وجود دارد، فشار باید افزایش یابد. وقتی ما نیاز داریم ماده ای را حرارت دهیم، به تبع آن فشار هم افزایش می یابد. برای رسیدن به دماهای بالاتر از ۵۵ درجه فارنهایت که شاید مستلزم فشار آب یا بخار بیش از ۶۶۶psig باشد، سیال دیگری استفاده می شود. سیالات متعددی و اکثرا هیدروکربن ها وجود دارند که می توان آنها را تا ۱۰۰۰ درجه فارنهایت گرم کرد، بدون این که فشار به چنان مقدار بالایی برسد.
مایعات با نام تجاری که تولیدکننده آن انتخاب می کند مثل DowthermTM و Paracemene شناخته میشوند. آنها با مواد مختلفی بر اساس دمای مورد نیاز ساخته میشوند. مارک رایج بویلرهای صنعتی که چنین مایعاتی را گرم می کنند، بویلرهای روغن داغ نام دارند. در پیوستها جداولی مشابه جداول بخار برای انواع رایج این روغن ها ارایه شده است. برخی از این مایعات را میتوان درست مثل آب تبخیر نمود که معمولا آنها را با نام تجاری Dowtherm vaporizer میشناسید اما هیچ قانون خاص و متقنی برای آن وجود ندارد. چون تمام واحدها و تجهیزات دیگ بخار و بویلر صنعتی که در دماهای بیش از ۲۵۰ درجه فارنهایت کار می کنند باید ساخت آنها مطابق بخش باشد. ممکن است شما در کنار این بویلر یک بویلربخار هم داشته باشید، چون بخار برای سرد کردن آتش در زمان نشست روغن به کوره استفاده میشود.
پاسخ دهید