دیگ بخار

 

دیگ بخار دستگاهی است که آب را به بخار تبدیل می کند ، این کار در دیگ های بخار برقی توسط المنت های برقی و در دیگ های بخار معمولی توسط مشعل گازی یا گازوئیلی صورت می گیرد ؛ که در آن آب توسط گرمای شعله مشعل تبخیر می‌شود. داخل بویلر بخار شامل دو بخش طرف آتش و طرف آب است. سطح گرمایی بویلر بخار به مجموع کلیه سطوح درطرف آتش دیگ اطلاق می‌شود. تمام بخش‌های داخلی و تحت فشار یک بویلر بخار از آلیاژهای آهنی ساخته می‌شود. دیگ‌های بخار از نظر نوع جنس به دودسته چدنی و فولادی تقسیم‌ می‌شوند. دیگ بخار چدنی برای تولید بخار کم فشار ساخته‌ می‌شوند و اصولا در کشورمان کاربرد ندارد و می‌توان گفت تمامی دیگ‌های بخار موجود در ایران از نوع فولادی هستند . عایق‌بندی و روکش کاری دیگ‌ های بخار به صورت استاندارد است. برای ایزولاسیون دیگ از پشم سنگ فشرده و به ضخامت‌های استاندارد و رعایت اصول فنی بطوریکه شیب اختلاف درجه حرارت داخل بویلر و محیط به سمت صفر شدن تلفات حرارتی سوق یابد،‌ پوشش داده می‌شود.

در دیگ‌های بخار اولیه برای بهره برداری از دمای گازهای خروجی دودکش، از طریق انتقال آنها از  کوره به کانال‌های تعبیه شده در زیر مخزن استوانه‌ای و در نهایت هدایت به سمت دودکش خروجی دیگ بخار اقدام به بالا بردن راندمان می‌کردند ولیکن با توجه به اینکه فلز مخزن زیر کوره که به دلیل جمع شدن گل ولای حاصل از آب و کاهش تماس آن با آب مخزن دیگ بخار دارای دمای بیشتری می‌شد ، همان مشکل تغییر خاصیت فلز تاحدودی وجود داشت هرچند دمای گازهای کانال خیلی کمتر از قبل بود.

در ادامه فرآیند پیشرفت تولید دیگ‌های بخار صنعتی، دیگ‌های معروف به لوله آتشی عقب خشک (FireTube & DryBack) طراحی و ساخته شدند که در این دیگ‌ها با قراردادن لوله‌های متعدد داخل مخزن دیگ بخار، گازهای داغ انتهای کوره را از داخل آنها عبور داده و در نهایت از قسمت دودکش دیگ بخار خارج می‌شدند ولی از مشکلات این دیگ‌ها وجود سطح عایقکاری شده در انتهای کوره بود که علاوه بر اتلاف انرژی حرارتی، حین کار و یا انتقال در اثر لرزش و ضربه‌های ایجاد شده در کوره باعث صدمه دیدن عایق کاری و در نتیجه سوختن فلز انتهای کوره می‌شود که این مشکل در نسل بعدی دیگ‌های بخار صنعتی با قرار دادن انتهای کوره در داخل آب تا حدود زیادی مرتفع شد و سطح حرارتی دیگ افزایش یافت در این طرح که به نام طرح لوله آتشی و عقب‌تر (FierTube & WetBack) معروف است به طور معمول بسته به ظرفیت دیگ بخار از لحاظ انرژی حرارتی ورودی، به دو صورت دوپاس و سه پاس ، طراحی و ساخته می‌شوند.

کاربرد دیگ بخار

برای درک درست از مفهوم دیگ بخار باید ابتدا بدانیم هدف  استفاده از دیگ بخار چیست؟ صنایع مختلف دیگ بخار را به چه منظور استفاده می نمایند؟ در صنایع مختلف برای انجام عملیات عادی خود نیاز به حرارت و گرما و انرژی وجود دارد. این عملیات می تواند گرمایش و پخت مواد اولیه، ذوب نمودن، یا به حرکت در آوردن باشد. طراحان در فرآیندهای گوناگون با مزیتهای استفاده از روش های حرارت دهی غیرمستقیم در مقابل روش های مستقیم واقف هستند. به همین دلیل ترجیح می دهند از طریق سیالات مختلف از قبیل آب، گاز یا روغن این انرژی حرارتی را فراهم آورند.

در این میان بخار آب بعنوان سیالی که شکل گاز دارد و حرارت آن بسیار بالاتر از آب داغ می باشد و همچنین انرژی جنبشی بالایی دارد مورد توجه زیادی قرار گرفته است. انرژی جنبشی بخار در کارخانجات مختلف برای به گردش درآوردن توربین های محلی جهت تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین انرژی گرمایی بالای بخار در صنایعی که نیاز گرمایشی دارند برای حرارت دهی و پخت و پز کاربرد دارد.

لذا دیگ بخار یکی از اصلی ترین و مهم ترین تجهیزات و ماشین آلات صنعتی است که مورد استفاده کارخانجات مختلف در صنایع غذایی، نساجی، نفت، پتروشیمی، شیمیایی، یونولیت، بتن سازی، تولید قارچ و …. قرار می گیرد.

دسته ‌بندی بویلرها

بویلرها بر حسب تعداد مسیری که گازهای ناشی از احتراق طی می‌کند تا وارد دودکش شوند به چند دسته تقسیم می‌شود.

·        تک پاس : نسل اول بویلرهای ذغال سنگ سوز لوکوموتیوهای بخار از این نوع بوده‌اند که در آنها گازهای ناشی از احتراق مسیر دیگ را یک بار طی می‌کند و بعد وارد دودکش می‌شود. این نوع از بویلرها دیگر ساخته نمی‌شوند.

·        دو پاس : (برای تولید آب‌گرم) گازهای ناشی از احتراق مسیر دیگ را دو بار طی می‌کند و بعد وارد دودکش می‌شود.

·        کوره برگشتی : گازهای ناشی از احتراق مسیر کوره را دوبار طی می‌کند و سپسس به پاس لوله‌ها منتقل شده و به سمت دودکش حرکت می‌کند. راندمان بویلرهای کوره برگشتی از بویلرهای دو پاس بیشتر است.

·        سه پاس : (برای تولید آب‌گرم و بخار) گازهای ناشی از احتراق مسیر دیگ را سه بار طی می‌کند و بعد وارد دودکش می‌شود.

·        چهار پاس : دیگ‌های ۴ پاس صرفاً برای تولید بخار در تناژ بالا تولید می‌شود. گازهای ناشی از احتراق مسیر دیگ را چهار بار طی می‌کند و بعد وارد دودکش می‌شود