اصول ديگ های بخار

چگونگی نصب ونگهداری انواع دیگ آب گرم
چگونگی نصب ونگهداری انواع دیگ آب گرم
مهر ۲۴, ۱۳۹۷
آموزش و راه اندازی دیگ روغن داغ
آموزش و راه اندازی دیگ روغن داغ
مهر ۲۸, ۱۳۹۷

اصول دیگ های بخار

در صنعت همواره به دنبال منابع گرمايشي ايمن تر كه كاربردي آساني دارند هستيم بخار آب يكي ازاين موارد مي باشد كه ما در اين جزوه به نحوه توليد آن از آب با استفاده از سيستم هاي توليد كننده بخار خواهيم پرداخت.ديگ بخار جزئي از يك سيستم توليد كنندة بخار است ولي از آنجا كه يكي از اصلي ترين بخـشهاي این سیستم مي باشد به مولدهاي بخار، ديگ بخار اطلاق مي شود.در سيستمهاي توليد بخار به علت انجام عمليات تبخير غلظت ناخالصيهايي باقي مانده افزايش يافتـه و منجر به خوردگي و ايجاد رسوب در آنها مي شودو در نهايت سيستم از كـار مـي افتـد و در ايـن حالت بايد سيستم را از سرويس خارج نمود و آن را به روشهاي بهسازي آماده سرويس مجدد نمود.به منظور كاهش اين مسئله بايد آب ديگ هاي بخار از نوع BFWبوده كه از يك سري مرحلة تـصفية آب  گذشته و ميزان ناخالصيها و مواد باقي مانده موجود در آن به حداقل حالت ممكن رسيده باشد.آب مورد استفاده در پالايشگاهها و يا نيروگاهها با توجه به دسترسي اين سيستمها بـه منـابع آبـي درمنطقه اي كه پالايشگاه يا نيروگاه مد نظر در آن قرار گرفته است، مثلاً در عسلويه از آب دريـا بـراي اين منظور استفاده مي شود و بنا به ماهيت آب موجـود كـه بـا اسـتفاده از آزمايـشات كنتـرل كيفـي مشخص مي شود مراحل تصفية آب را تعيين مي كنند.آبي كه مراحل تصفيه را گذرانده است آب BFW نامیده مي شود و به عنوان خوراك ديگ هاي بخـار مورد استفاده قرار مي گيرد ولي هر چند مراحل تـصفيه آب بـه خـوبي انجـام گيـرد هنـوز مقـداري ناخالصي و مواد معلق در آنها باقي مي ماند كه به مرور باعث ايجاد مشكلات زيادي به منظور كاهش مشكلات آب درون ديگ هاي بخار تحت تصفية شيميايي داخلي با تزريق يك سـري مواد شيميايي قرار مي گيرد ولي با اين حال ديگ بخار دچار مشكلات مي شود و تنها كـار برطـرف كردن آن مي باشد مثلاً شستشوي مكانيكي يا شيميايي به منظور جرم زدائي از اجزاء سيستم.

مولد بخار

دستگاههايي كه بخار را به آب تبديل مي كنند اصطلاحاً ديگ بخار گويند اين دستگاهها انـرژي لازمبراي تبديل فاز آب به بخار را از انواع سوختهاي فسيلي، تشعشعي و يا الكتريكي فراهم مي كنند.با توجه به دما و فشاري كه بخارات توليد مي شوند، انواع متفاوت و كاربردهاي مختلفي دارند.به مجموعه اي كه ديگ بخار جزئي از آن مي باشد مولدبخار گويند، اكثـر مولـدهاي بخـار امـروزي بخار داغ با فشار بالا ( 3500psiaتا 240bar ) (2400 تا 165) توليد مي كنند، باستثناء مولدهاي بخـارهسته اي كه به علـت اسـتفاده از آب فـشرده Compressed Waterبخـار اشـباع، بـا فـشار پـايين(p ( 1000  psia ،70barتوليد مي نمايند. مولدهاي بخار به عنوان بزرگترين منبع انرژي براي صنعت درجهان امروزي بـه شـمار مـي رونـد. در ايـن جـزوه بـه بيـان مولـدهاي بخـار بـا سـوخت فـسيلي مي پردازيم. مولدهاي بخار هسته اي اختلاف اساسي از نظر طراحي با مولدهاي فسيلي دارند.

يك مولدبخار مجموعه اي است مشتمل بر

–  پيش گرمكن آب تغذيه Economizer
–  ديگ بخار Boiler
– سوپر هيتر
– بازياب حرارتي

– پيش گرمكن هوا
براي ايجاد حرارت در ديگ هاي بخار از سوختهايي مانند ذغال سـنگ پـودر شـده يـا سـوخت مـايع مشتقات نفتي و يا گاز طبيعي استفاده مي كننـد، نفـت بـه عنـوان سـوخت تـدريجاً كنـار گذاشـته مي شود و جاي خود را به گاز طبيعي كه داراي احتراق تميز و آلودگي نسبتاً پاييني است . مي د
هد. حتي در بعضي مواقع ممكن است از Heaterهاي برقي و يا حرارت اتلافـي حاصـل از فرآينـدهاي صنعتي به عنوان منبع حرارتي استفاده كرد.

انواع ديگ های بخار

ديگ های بخار را مي توان از جهات مختلف دسته بندي كرد كه شامل دسـته بنـدي براسـاس تـيپ وشكل، محتوي لوله ها، ظرفيت ديگ بخار و سيركولاسيون سيال عامل مي باشد

تقسيم بندی دیگ بخاربر اساس تيپ و شكل

ديگ هاي بخار بزرگ فولادي را با توجه به شكل و تيپ كوره درمدلهای زير طراحي مي كنند.
1ديگ هاي بخار دو پاسه: ايـن ديگهـاي بخـار داراي كـوره دوگـذر بـوده و سـطوح انتقـال حـرارت نظيـر لولـه هـاي آبـي،SuperHeaterهاي دماي بالا در پـاس اول و SuperHeaterهـاي دمـاي پـايين و Deheaterهـا واكونومايزر در پاس دوم خواهند بود .
2- ديگ بخار برجي: در ديگ بخار برجي تمام تجهيـزات انتقـال حـرارت نظيـر ديوارهـاي آبـي، SuperHeaterهـاي واكونومايزر، همگي در يك پاس و پشت سر هم از پايين به بالا نصب مي شوند.
3ديگ هاي بخار جعبه ای : ديگ هاي بخار بزرگ فولادي از اين نوع ميباشند، تمام تجهيـزات انتقـال حرارتـي درون سـاختماني شبيه يك جعبه سازماندهي شده اند.

تقسيم بندي بر اساس ظرفيت

ديگ هاي بخار با توجه به ظرفيت شان و كاربرد هاي صنعتي و تجاري عبارتند از

– ديگ هاي بخار لوله اي (Water Tube Boiler)
– ديگ هاي بخار پوسته اي (Shell Boiler)
– ديگ هاي بخار قطاعي (Sectional Boiler)
منظور از ظرفيت در طبقه بندي ديگ هاي بخار اين است كه به عنوان مثال ديگ هـاي بخـار قطـاعي بـاظرفيتهاي پايين آب گرم براي مصارف خانگي توليد مي كنند و ديگ هاي بخار پوسته اي با ظرفيتهاي متوسط در كارگاهها و كارخانجاتي كه مصرف بخار در آنها كم مي باشد مورد استفاده قرار مي گيرندو در نهايت ديگ هاي بخار لوله اي بـا ظرفيتهـاي بـالا در مجتمـع پتروشـيمي يـا نيروگاههـا اسـتفاده مي شو ند.

دیگ های بخار لوله ای

اين ديگ هاي بخار از ظروفي (Drums) با قطرهاي نسبتاً كوچك ساخته شده اند كه توسط لولـه هـاي به يكديگر متصل شده تا در فشار هاي بالا كارايي داشته باشد.
آب در اين ديگ ها به اين صورت جريان دارد كه از
Drum بخار بالايي از طريق Down Comersكه از قسمت سرد ديگ بخار عبور كـرده بـه Drum آب واقـع در قـسمت پـائين ديـگ بخـار هـدايت مي شود. قطعاتي به نام Riser در قـسمت داغ ديـگ بخـار چرخـة آب را از Drumآب بـه Drum بخارفراهم مي كنند  . حبابهاي بخار بالاي Riser موجب مكش آب به درون لوله ها مـي شـود و آب پس از رسيدن به Drum بخار و جدا شدن بخار، مجدداً فوق چرخة را طي مي كند. ظرفيت اين ديگ هاي بخار از 5200kwتا مقادير مـورد نيـاز نيروگاههـا 2000mwمـي باشـد. بـراي بدست آوردن اين محدوده وسيع از ظرفيت، 2لازم است از 4تا Drumبـا لولـه هـاي مـستقيم يـاخميده استفاده شود .

ديگ های بخار پوسته ای (Shell Boiler)

آب در داخل پوسته استوانهاي اين ديگ هاي بخار جريـان دارد، كـوره و همچنـين لولـه هـاي حامـل گازهاي حاصل از احتراق  (Smoke tube)كه از ميان آب مي گذرند در داخل پوسته واقع شده انـد.قطر لوله هاي حامل گاز بر روي راندمان و اندازه فيزيكي ديگ بخار تأثير گـذار اسـت. بنـابراين دراكثر مواقع ترجيح داده مي شود كه از تعداد زيادي لوله با قطر كم استفاده شود تا راندمان ديگ بخاربالا بماند.اين نوع ديگ بخار در دو دسته افقي و عمودي قرار مي گيرد. ديگ هاي بخار پوسته افقي معمـولاً بـه صورت يك واحد كامل  (Pakage Boiler ) ساخته مي شوند و تمامي تجهيزات لازم از جمله پمـپ خوراك، شيرهاي مختلف اتصالات، سيستم الكتريكي و … را به همراه دارند.نوع عمودي ديگ هاي بخار پوسته اي نيز وجود دارد كه در مقايسه با ديگ هاي بخـار افقـي از ظرفيـت كمتري برخوردار بوده و جاي كمتري نيز نياز دارند.

 ديگ های بخار قطاعی  (sectional  Boiler)

اين ديگ هاي بخار آب داغ با فشار پايين براي سيستم هاي مركزي توليد مـي كننـد. تعـداد قطاع هـاي آنها با توجه به ظرفيت مورد نياز مي تواند از 30kwتا 750kwتغيير كند. شعله حاصل از مشعل اين ديگ بخار در ميان قطاع ها و جريان آب از حفرهاي واقع در ديواره قطاع ها عبور مي كند .

 

تقسيم بندی  از نظر سيركولاسيون سيال عامل


ديگ هاي بخار با سيكل طبيعي: در اين ديگ هاي بخار نيروي ايجاد شده جهت چرخش سيال عامل از اختلاف دانسيته سيالات قبـل وبعد از انتقال حرارت حاصل مي شود.
ديگ هاي بخاري با سيكل اجباري: در اين ديگ هاي بخار عامل حركت سيال، مولـدهاي خـارجي خواهنـد بـود. در ايـن سيركولاسـيون  محدوديت فشار براي سيال منتفي مي شـود، در ايـن ديگ هـاي بخـار مولـد حركـت سـيال پمپهـاي مي باشند.

ديگ هاي بخاري با سيكل مختلط: ايــن ديگ هــاي بخــار معمــولاً بــراي توليــد بخــار داغ در دو حــوزه فــشار بــالا و پــايين كــارمي كنند به طوري كه در فشارهاي پايين، نيـروي حاصـل از اخـتلاف دانـسيته بـراي سيركولاسـيون كافي طبيعي بوده ولي در فشار بالا سيركولاسيون اجباري است.

تقسيم بندی از نظر محتوای لوله ها

ديگ بخار لوله آتشي (Boiler Fire-Tube): در ديگ هاي بخار لوله آتشي، آتش و گاز حاصل از احتراق از درون لوله ها جريان مي يابند و باعـث جوشش سيال انرژي گيرنده آب در خارج محيط لوله مي گردند. انواع متنوع از ديگ بخارهـا Fire-Tube براي توليد بخار در صنعت استفاده مي شود كه قدمت آن به حدود 80 سال مـي رسـد. بالاتر از 250psigو دبـي 500001b m/hrمـي باشـد بـه كـار مـي رونـد. گرچـه در ايـن صـورت اندازه شان افزايش مي يابد ولي طرح عمومي شان در طي 25سال گذشته تغيير نكرده است.ديگ بخار Fire-Tubeحالت ويژه اي از Shell-Tubeبا مخزني حاوي آب مـي باشـد. پوسـته كـه بخش تحتاني ديگ بخار است توسط گازهاي حاصل از احتراق حرارت می بیند.

اصول دیگ های بخار

در ديگ ها بخار Fire-Tubeكه اكنون ساخته مي شوند گازهاي داغ، به جاي بخار از ميان لولـه هـاعبور مي كند و باعث افزايش انتقال حرارت در ديگ بخار مي شود. با توجـه بـه كاربردشـان Fire-Tube  به صورت افقي، عمودي و يا مايل قرارمي گيرند. در اولين ديگ هاي بخاري ساخته شـده انـد لوله هايي به صورت افقي مي باشند.

تقسيم بندی از نظر محتوای لوله ها

ديگ بخارهاي Fire-Tube دو نوع هستند

1– Fire-Box
2– The Scotch Martion

در Fire-Box Boiler کوره يا Fire-Boxو Fire-Tubeها در پوسته قرار دارند . در صورتي كـه در Scotch Martineكوره معمولاً در زير پوسته قرار دارد و گازها حاصل از احتراق از انتهـاي عقبـي محفظه خارج شده و از ميان Fire-Tubeها گذشته، سپس به دودكش مي روند.

اصول دیگ های بخار

ديگ های بخار Scotch Martine معمولا با سوخت هاي مايع و يا گازي كار مي كننـد. بـراي توليـدبخار اشباع با ظرفيت كم و فشار پائين از ديگ هاي بخار Fire-Tube استفاده مـي كننـد. قطـر پوسـته ديگ های بخار Fire-Tubeدر فشار و دبي هاي بالا، به منظور تحمل تنش زيادتر در نتيجه حجيم تـرمي شوند

انواع ديگ های بخاراحتمــال انفجــار ديگ هــاي بخــار در دمــا و فــشار بــالا تــا ســال 1867وجــود داشــت تــا اينكــه Stephen Wilcox , George Bab Cock طرحي مدرن براي ديگ هـای بخـار ارائـه كردنـد و آن راديگ بخار Water-Tube “غير انفجاري“Nonexplosiveناميدندپيشرفت توربينهاي بخار و احساس نياز به بخار با فشار و دبـي بـالا باعـث توسـعه ديگ هـاي بخـارابتدايي Water-Tubeشود. در ديگ ها بخار Water-Tubeتوزيع فشار در لوله هـا باعـث كـوچكترشدن قطر Drumمي گردد كه اين امر باعـث افـزايش مقاومـت ديگ هـاي بخـار در برابـر فـشارهاي خارجي مي شود.پيشرفت ديگ هاي بخار Water-Tubeبيشتر از ديگ هاي بخار Fire-Tubeبوده به طوري كه در بيشترديگ هاي بخار آب و بخار فشار بالا در داخل لوله ها و گازهاي حاصل از احتـراق در پوسـته جريـان دارد.

تقسيم بندی از نظر سيركولاسيون سيال عامل

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Call Now Buttonتماس - بخش فروش