دیگ بخار چیست؟

دیگ بخار چیست ؟

دستگاه هایی که بخار را به آب تبدیل می کنند اصطلاحاً دیگ بخار گویند این دستگاه ها انـرژی لازم برای تبدیل فاز آب به بخار را از انواع سوخت های فسیلی، تشعشعی و یا الکتریکی فراهم می کنند. با توجه به دما و فشاری که بخارات تولید می شوند، انواع متفاوت و کاربردهای مختلفی دارند. به مجموعه ای که دیگ بخار جزئی از آن می باشد مولد بخار گویند، اکثـر مولـدهای بخـار امـروزی بخار داغ با فشار بالا  3500psia تا 2400 ،240bar تا  165 تولید می کنند، باستثناء مولدهای بخـار هسته ای که به علـت اسـتفاده از آب فـشرده Water Compressed بخـار اشـباع، بـا فـشار پـایین (70bar ،psia (1000 تولید می نمایند. مولدهای بخار به عنوان بزرگترین منبع انرژی برای صنعت در جهان امروزی بـه شـمار مـی رونـد. در ایـن جـزوه بـه بیـان مولـدهای بخـار بـا سـوخت فـسیلی می پردازیم. (مولدهای بخار هسته ای اختلاف اساسی از نظر طراحی با مولدهای فسیلی دارند. یک مولد بخار مجموعه ای است مشتمل بر: – پیش گرمکن آب تغذیه Economizer – دیگ بخار Boiler – سوپر هیترheater Super – بازیاب حرارتی Reheat – پیش گرمکن هوا preheater Air برای ایجاد حرارت در دیگهای بخار از سوختهایی مانند ذغال سـنگ پـودر شـده یـا سـوخت مـایع (مشتقات نفتی) و یا گاز طبیعی استفاده می کننـد ، نفـت بـه عنـوان سـوخت تـدریجاً کنـار گذاشـته می شود و جای خود را به گاز طبیعی که دارای احتراق تمیز و آلودگی نسبتاً پایینی است . می دهند

حتی در بعضی مواقع ممکن است از Heater های برقی و یا حرارت اتلافـی حاصـل از فرآینـدهای صنعتی به عنوان منبع حرارتی استفاده کرد.

انواع دیگ های بخار

 

دیگ بخار را می توان از جهات مختلف دسته بندی کرد که شامل دسـته بنـدی براسـاس تـیپ و شکل، محتوی لوله ها، ظرفیت دیگ بخار و سیرکولاسیون سیال عامل می باشد.

تقسیم بندی دیگ بخار  بر اساس تیپ و شکل

دیگ بخار بزرگ فولادی را با توجه به شکل و تیپ کوره درمدل های زیر طراحی می کنند.

دیگ های بخار دو پاس (Two Pass Boiler)

ایـن دیگ بخـار دارای کـوره دوگـذر بـوده و سـطوح انتقـال حـرارت نظیـر لولـه هـای آبـی، SuperHeater های دمای بالا در پـاس اول و SuperHeater هـای دمـای پـایین و Deheater هـا و اکونومایزر در پاس دوم خواهند بود.

دیگ بخار برنجی (Tower,Type Boiler)

در دیگ بخار برجی تمام تجهیـزات انتقـال حـرارت نظیـر دیوارهـای آبـی ، SuperHeater هـای و اکونومایزر، همگی در یک پاس و پشت سر هم از پایین به بالا نصب می شوند

دیگ های بخار جعبه ای (Box Type Boiler)

دیگ بخار بزرگ فولادی از این نوع می باشند، تمام تجهیـزات انتقـال حرارتـی درون سـاختمانی شبیه یک جعبه سازماندهی شده اند.

ضد رسوب بویلر چیست ؟ چگونه از تشکیل رسوب در بویلر پیشگیری کنیم ؟

دیگ های بخار بر اساس تقسیم بندی بر اساس ظرفیت

دیگ های بخار با توجه به ظرفیتشان و کاربرد های صنعتی و تجاری عبارتند از

• دیگ بخارلوله ای Boiler Tube Water
• دیگ بخارپوسته ای Boiler Shell
• دیگ بخارقطاعی Boiler Sectional

دیگ بخار با توجه به ظرفیتشان و کاربرد های صنعتی و تجاری عبارتند از

• دیگ بخارلوله ای
• دیگ بخارپوسته ای
• دیگ بخارقطاعی Boiler Sectional

منظور از ظرفیت در طبقه بندی دیگ بخار این است که به عنوان مثال دیگ بخـار قطـاعی بـا ظرفیتهای پایین آب گرم برای مصارف خانگی تولید می کنند و دیگ بخار پوسته ای با ظرفیت های متوسط در کارگاهها و کارخانجاتی که مصرف بخار در آنها کم می باشد مورد استفاده قرار می گیرند و در نهایت دیگ های بخار لوله ای بـا ظرفیت هـای بـالا در مجتمـع پتروشـیمی یـا نیروگاه هـا اسـتفاده می شوند

دیگ های بخار لوله ای (Water Tube Boiler)

این دیگ بخار از ظروفی  Drums  با قطرهای نسبتاً کوچک ساخته شده اند که توسط لولـه هـای به یکدیگر متصل شده تا در فشار های بالا کارایی داشته باشند. آب در این دیگ ها به این صورت جریان دارد که از Drum بخار بالایی از طریق Comers    Down که از قسمت سرد دیگ بخار عبور کـرده بـه Drum آب واقـع در قـسمت پـائین دیـگ بخـار هـدایت می شود . قطعاتی به نام Riser در قـسمت داغ دیـگ بخـار چرخـه آب را از Drum آب بـه Drum بخار فراهم می کنند. حباب های بخار بالای Riser موجب مکش آب به درون لوله ها مـی شـود و آب پس از رسیدن به Drum بخار و جدا شدن بخار، مجدداً فوقچرخه را طی می کند.

ظرفیت این دیگ بخار از 5200kw  تا مقادیر مـورد نیـاز نیروگاههـا 2000mw مـی باشـد. بـرای بدست آوردن این محدوده وسیع از ظرفیت، 2 لازم است از 4 تا Drum بـا لولـه هـای مـستقیم یـا خمیده استفاده شود.

دیگ های بخار پوسته ای 🙁Shell Boiler)

آب در داخل پوسته استوانه ای این دیگ بخار جریـان دارد، کـوره و همچنـین لولـه هـای حامـل گازهای حاصل از احتراق  tube Smoke  که از میان آب می گذرند در داخل پوسته واقع شده انـد . قطر لوله های حامل گاز بر روی راندمان و اندازه فیزیکی دیگ بخار تأثیر گـذار اسـت. بنـابراین در اکثر مواقع ترجیح داده می شود که از تعداد زیادی لوله با قطر کم استفاده شود تا راندمان دیگ بخار بالا بماند.

این نوع دیگ بخار در دو دسته افقی و عمودی قرار می گیرد. دیگ بخار پوسته افقی معمـولاً بـه صورت یک واحد کامل (Boiler Pakage ( ساخته می شوند و تمامی تجهیزات لازم از جمله پمـپ خوراک، شیرهای مختلف اتصالات، سیستم الکتریکی و … را به همراه دارند. نوع عمودی دیگ بخار پوسته ای نیز وجود دارد که در مقایسه با دیگ بخـار افقـی از ظرفیـت کمتری برخوردار بوده و جای کمتری نیز نیاز دارند.

دیگ های  قطاعی بخار:(Sectional Boiler)

این دیگ بخار آب داغ با فشار پایین برای سیستم های مرکزی تولید مـی کننـد. تعـداد قطاع هـای آنها با توجه به ظرفیت مورد نیاز می تواند از 30kw تا 750 kw تغییر کند. شعله حاصل از مشعل این دیگ بخار در میان قطاعها و جریان آب از حفرهای واقع در دیواره قطاعها عبور می کند.

دیگهای بخار با سیکل طبیعی:

در این دیگ بخار نیروی ایجاد شده جهت چرخش سیال عامل از اختلاف دانسیته سیا تلا قبـل و بعد از انتقال حرارت حاصل می شود.

دیگ های بخاری با سیکل اجباری

در این دیگ بخار عامل حرکت سیال، مولـدهای خـارجی خواهنـد بـود. در ایـن سیرکولاسـیون محدودیت فشار برای سیال منتفی می شـود، در ایـن دیگ بخـار مولـد حرکـت سـیال پمپ هـایPump Circulating Boiler می باشند

 دیگ های بخاری با سیکل مختلط:

ایــن دیگ بخــار معمــولاً بــرای تولیــد بخــار داغ در دو حــوزه فــشار بــالا و پــایین کــار می کنند به طوری که در فشارهای پایین، نیـروی حاصـل از اخـتلاف دانـسیته بـرای سیرکولاسـیون کافیطبیعی بوده ولی در فشار بالا سیرکولاسیون اجباری است

• تقسیم بندی از نظر محتوای لوله ها
• آتشی لوله بخار : (Boiler Fire-Tube)

دیگ  در دیگ بخار لوله آتشی ، آتش و گاز حاصل از احتراق از درون لوله ها جریان می یابند و باعـث جوشش سیال انرژی گیرنده ( آب) در خارج محیط لوله می گردند. انواع متنوع دی از دیگ بخارهـا  Tube-Fire برای تولید بخار در صنعت استفاده می شود که قدمت آن به حدود 80 سال مـی رسـد. دیگ بخارهای Tube-Fire هنوز در صنایعی که تولید بخار اشباع می کنند و فـشارشان در حـدود و بالاتر از 250psig و دبـی hr/m 500001b مـی باشـد بـه کـار مـی رونـد . گرچـه در ایـن صـورت اندازه شان افزایش می یابد ولی طرح عمومیشان در طی 25 سال گذشته تغییر نکرده است. دیگ بخار Tube-Fire حالت ویژه ای از Tube-Shell با مخزنی حاوی آب مـی باشـد . پوسـته کـه بخش تحتانی دیگ بخار است توسط گازهای حاصل از احتراق حرارت . می باشد

در دیگ ها ی بخار Tube-Fire که اکنون ساخته می شوند گازهای داغ، به جای بخار از میان لولـه هـا عبور می کند و باعث افزایش انتقال حرارت در دیگ بخار می شود . با توجـه بـه کاربردشـان Fire Tubes به صورت افقی، عمودی و یا مایل قرارمی گیرند . در اولین دیگ بخار ساخته شـده انـد لوله هایی به صورت افقی می باشند

دیگ بخار های Tube-Fire : دو نوع هستند

• Fire-Box
• The Scotch Martine

در Boiler Box-Fire ، کوره یا Box-Fire و Tube-Fireها در پوسته قرار دارند . در صورتی کـه در Martine Scotch کوره معمولاً در زیر پوسته قرار دارد و گازها حاصل از احتراق از انتهـای عقبـی محفظه خارج شده و از میان Tube-Fireها گذشته، سپس به دودکش می روند

دیگ  بخار Martine Scotch ، معمولاً با سوخت های مایع و یا گازی کار می کننـد. بـرای تولیـد بخار اشباع با ظرفیت کم و فشار پائین از دیگ های بخارTube-Fire  استفاده مـی کننـد . قطـر پوسـته دیگ بخار Tube-Fire در فشار و دبی های بالا، به منظور تحمل تنش زیادتر در نتیجه حجیم تـر می شوند.