اصول دیگ های بخار

چگونگی نصب ونگهداری انواع دیگ آب گرم
چگونگی نصب ونگهداری انواع دیگ آب گرم
مهر 27, 1397
آموزش و راه اندازی دیگ روغن داغ
آموزش و راه اندازی دیگ روغن داغ
مهر 27, 1397

اصول دیگ های بخار

در صنعت همواره به دنبال منابع گرمایشی ایمن تر که کاربردی آسانی دارند هستیم بخار آب یکی ازاین موارد می باشد که ما در این جزوه به نحوه تولید آن از آب با استفاده از سیستم های تولید کننده بخار خواهیم پرداخت.دیگ بخار جزئی از یک سیستم تولید کننده بخار است ولی از آنجا که یکی از اصلی ترین بخـشهای این سیستم می باشد به مولدهای بخار، دیگ بخار اطلاق می شود.در سیستمهای تولید بخار به علت انجام عملیات تبخیر غلظت ناخالصیهایی باقی مانده افزایش یافتـه و منجر به خوردگی و ایجاد رسوب در آنها می شودو در نهایت سیستم از کـار مـی افتـد و در ایـن حالت باید سیستم را از سرویس خارج نمود و آن را به روشهای بهسازی آماده سرویس مجدد نمود.به منظور کاهش این مسئله باید آب دیگ های بخار از نوع BFWبوده که از یک سری مرحله تـصفیه آب  گذشته و میزان ناخالصیها و مواد باقی مانده موجود در آن به حداقل حالت ممکن رسیده باشد.آب مورد استفاده در پالایشگاهها و یا نیروگاهها با توجه به دسترسی این سیستمها بـه منـابع آبـی درمنطقه ای که پالایشگاه یا نیروگاه مد نظر در آن قرار گرفته است، مثلاً در عسلویه از آب دریـا بـرای این منظور استفاده می شود و بنا به ماهیت آب موجـود کـه بـا اسـتفاده از آزمایـشات کنتـرل کیفـی مشخص می شود مراحل تصفیه آب را تعیین می کنند.آبی که مراحل تصفیه را گذرانده است آب BFW نامیده می شود و به عنوان خوراک دیگ های بخـار مورد استفاده قرار می گیرد ولی هر چند مراحل تـصفیه آب بـه خـوبی انجـام گیـرد هنـوز مقـداری ناخالصی و مواد معلق در آنها باقی می ماند که به مرور باعث ایجاد مشکلات زیادی به منظور کاهش مشکلات آب درون دیگ های بخار تحت تصفیه شیمیایی داخلی با تزریق یک سـری مواد شیمیایی قرار می گیرد ولی با این حال دیگ بخار دچار مشکلات می شود و تنها کـار برطـرف کردن آن می باشد مثلاً شستشوی مکانیکی یا شیمیایی به منظور جرم زدائی از اجزاء سیستم.

مولد بخار

دستگاههایی که بخار را به آب تبدیل می کنند اصطلاحاً دیگ بخار گویند این دستگاهها انـرژی لازمبرای تبدیل فاز آب به بخار را از انواع سوختهای 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 مولدبخار گویند، اکثـر مولـدهای بخـار امـروزی بخار داغ با فشار بالا ( 3500psiaتا 240bar ) (2400 تا 165) تولید می کنند، باستثناء مولدهای بخـارهسته ای که به علـت اسـتفاده از آب فـشرده Compressed Waterبخـار اشـباع، بـا فـشار پـایین(p ( 1000  psia ،70barتولید می نمایند. مولدهای بخار به عنوان بزرگترین منبع انرژی برای صنعت درجهان 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 مولدبخار مجموعه ای است مشتمل بر

–  پیش گرمکن آب تغذیه Economizer
–  دیگ بخار Boiler
– سوپر هیتر
– بازیاب حرارتی

– پیش گرمکن هوا
برای ایجاد حرارت در دیگ های 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 د
هد. حتی در بعضی مواقع ممکن است از Heaterهای برقی و یا حرارت اتلافـی حاصـل از فرآینـدهای صنعتی به عنوان منبع حرارتی استفاده کرد.

انواع دیگ های بخار

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

تقسیم بندی دیگ بخاربر اساس تیپ و شکل

دیگ های بخار بزرگ فولادی را با توجه به شکل و تیپ کوره درمدلهای زیر طراحی می کنند.
1دیگ های بخار دو پاسه: ایـن دیگهـای بخـار دارای کـوره دوگـذر بـوده و سـطوح انتقـال حـرارت نظیـر لولـه هـای آبـی،SuperHeaterهای دمای بالا در پـاس اول و SuperHeaterهـای دمـای پـایین و Deheaterهـا واکونومایزر در پاس دوم خواهند بود .
2- دیگ بخار برجی: در دیگ بخار برجی تمام تجهیـزات انتقـال حـرارت نظیـر دیوارهـای آبـی، SuperHeaterهـای واکونومایزر، همگی در یک پاس و پشت سر هم از پایین به بالا نصب می شوند.
3دیگ های بخار جعبه ای : دیگ های بخار بزرگ فولادی از این نوع میباشند، تمام تجهیـزات انتقـال حرارتـی درون سـاختمانی شبیه یک جعبه سازماندهی شده اند.

تقسیم بندی بر اساس ظرفیت

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

– دیگ های بخار لوله ای (Water Tube Boiler)
– دیگ های بخار پوسته ای (Shell Boiler)
– دیگ های بخار قطاعی (Sectional Boiler)
منظور از ظرفیت در طبقه بندی دیگ های بخار این است که به عنوان مثال دیگ هـای بخـار قطـاعی بـاظرفیتهای پایین آب گرم برای مصارف خانگی تولید می کنند و دیگ های بخار پوسته ای با ظرفیتهای متوسط در کارگاهها و کارخانجاتی که مصرف بخار در آنها کم می باشد مورد استفاده قرار می گیرندو در نهایت دیگ های بخار لوله ای بـا ظرفیتهـای بـالا در مجتمـع پتروشـیمی یـا نیروگاههـا اسـتفاده می شو ند.

دیگ های بخار لوله ای

این دیگ های 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 باشد.
آب در این دیگ ها به این صورت جریان دارد که از
Drum بخار بالایی از طریق Down Comersکه 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 Drumآب بـه Drum بخارفراهم می کنند  . حبابهای 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 فوق چرخه را طی می کند. ظرفیت این دیگ های بخار از 5200kwتا مقادیر مـورد نیـاز نیروگاههـا 2000mwمـی باشـد. بـرای بدست آوردن این محدوده وسیع از ظرفیت، 2لازم است از 4تا Drumبـا لولـه هـای مـستقیم یـاخمیده استفاده شود .

دیگ های بخار پوسته ای (Shell Boiler)

آب در داخل پوسته استوانهای این دیگ های بخار جریـان دارد، کـوره و همچنـین لولـه هـای حامـل گازهای حاصل از احتراق  (Smoke tube)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 دراکثر مواقع ترجیح داده می شود که از تعداد زیادی لوله با قطر کم استفاده شود تا راندمان دیگ بخاربالا بماند.این نوع دیگ بخار در دو دسته افقی و عمودی قرار می گیرد. دیگ های بخار پوسته افقی معمـولاً بـه صورت یک واحد کامل  (Pakage Boiler ) ساخته می شوند و تمامی تجهیزات لازم از جمله پمـپ خوراک، شیرهای مختلف اتصالات، سیستم الکتریکی و … را به همراه دارند.نوع عمودی دیگ های بخار پوسته ای نیز وجود دارد که در مقایسه با دیگ های بخـار افقـی از ظرفیـت کمتری برخوردار بوده و جای کمتری نیز نیاز دارند.

 دیگ های بخار قطاعی  (sectional  Boiler)

این دیگ های 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 30kwتا 750kwتغییر کند. شعله حاصل از مشعل این دیگ بخار در میان قطاع ها و جریان آب از حفرهای واقع در دیواره قطاع ها عبور می کند .

 

تقسیم بندی  از نظر سیرکولاسیون سیال عامل


دیگ های بخار با سیکل طبیعی: در این دیگ های بخار نیروی ایجاد شده جهت چرخش سیال عامل از اختلاف دانسیته سیالات قبـل وبعد از انتقال حرارت حاصل می شود.
دیگ های بخاری با سیکل اجباری: در این دیگ های بخار عامل حرکت سیال، مولـدهای خـارجی خواهنـد بـود. در ایـن سیرکولاسـیون  محدودیت فشار برای سیال منتفی می شـود، در ایـن دیگ هـای بخـار مولـد حرکـت سـیال پمپهـای می باشند.

دیگ های بخاری با سیکل مختلط: ایــن دیگ هــای بخــار معمــولاً بــرای تولیــد بخــار داغ در دو حــوزه فــشار بــالا و پــایین کــارمی کنند به طوری که در فشارهای پایین، نیـروی حاصـل از اخـتلاف دانـسیته بـرای سیرکولاسـیون کافی طبیعی بوده ولی در فشار بالا سیرکولاسیون اجباری است.

تقسیم بندی از نظر محتوای لوله ها

دیگ بخار لوله آتشی (Boiler Fire-Tube): در دیگ های 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 از دیگ بخارهـا Fire-Tube برای تولید بخار در صنعت استفاده می شود که قدمت آن به حدود 80 سال مـی رسـد. بالاتر از 250psigو دبـی 500001b m/hrمـی باشـد بـه کـار مـی رونـد. گرچـه در ایـن صـورت اندازه شان افزایش می یابد ولی طرح عمومی شان در طی 25سال گذشته تغییر نکرده است.دیگ بخار Fire-Tubeحالت ویژه ای از Shell-Tubeبا مخزنی حاوی آب مـی باشـد. پوسـته کـه بخش تحتانی دیگ بخار است توسط گازهای حاصل از احتراق حرارت می بیند.

اصول دیگ های بخار

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

تقسیم بندی از نظر محتوای لوله ها

دیگ بخارهای Fire-Tube دو نوع هستند

1– Fire-Box
2– The Scotch Martion

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

اصول دیگ های بخار

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

انواع دیگ های بخاراحتمــال انفجــار دیگ هــای بخــار در دمــا و فــشار بــالا تــا ســال 1867وجــود داشــت تــا اینکــه Stephen Wilcox , George Bab Cock طرحی مدرن برای دیگ هـای بخـار ارائـه کردنـد و آن رادیگ بخار Water-Tube “غیر انفجاری“Nonexplosiveنامیدندپیشرفت توربینهای بخار و احساس نیاز به بخار با فشار و دبـی بـالا باعـث توسـعه دیگ هـای بخـارابتدایی Water-Tubeشود. در دیگ ها بخار Water-Tubeتوزیع فشار در لوله هـا باعـث کـوچکترشدن قطر Drumمی گردد که این امر باعـث افـزایش مقاومـت دیگ هـای بخـار در برابـر فـشارهای خارجی می شود.پیشرفت دیگ های بخار Water-Tubeبیشتر از دیگ های بخار Fire-Tubeبوده به طوری که در بیشتردیگ های بخار آب و بخار فشار بالا در داخل لوله ها و گازهای حاصل از احتـراق در پوسـته جریـان دارد.

تقسیم بندی از نظر سیرکولاسیون سیال عامل

پاسخی بگذارید

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

تماس - بخش فروش