مقالات تخصصي تاسيسات



موضوع مقاله

ديگ‌هاي بخار (Steam Boilers) :

متن :

بويلرهاي فايرتيوب (Fire Tube Boiler)
عموما اين بويلرها از يک محفظه احتراق و ديگ تشکيل شده‌اند. ديگ حاوي لوله‌هايي است که از يک طرف به آن وارد و از طرف ديگر خارج مي‌گردند، بدين ترتيب بخشي از فضاي ديگ توسط لوله‌ها اشغال شده و باقي فضاي موجود براي آب در نظر گرفته شده است. گازهاي گرم حاصل از سوزاندن سوخت در محفظه احتراق وارد اين دسته لوله‌ها شده و از سراسر ديگ عبور مي‌کنند. در اين حين انتقال حرارت بين گازهاي عبوري از لوله‌ها و آب درون ديگ سبب گرم شدن آب و توليد بخار مي‌گردد.


بويلرهاي واترتيوب (Water Tube Boiler)
عموما اين نوع بويلرها، از محفظه احتراق، لوله‌هاي بالارونده، پايين‌رونده، مخازن بخار و لجن تشکيل شده‌اند و تفاوت عمده آن‌ها با نوع فايرتيوب در اين است که آب در داخل لوله‌ها جريان داشته و جريان گاز گرم در خارج لوله‌ها مي‌باشد. واترتيوب‌ها ساختمان پيچيده‌تري نسبت به نوع فايرتيوب دارند و بر اساس نوع لوله‌ها، تعداد و نحوه قرارگيري مخازن بخار و لجن ساختارهاي متنوعي را شامل مي‌شوند.

بويلرهاي واترتيوب مي‌تواند داراي اشکال مختلفي بر حسب اجزاء و قسمتهاي مربوط به آن باشد. به عنوان مثال لوله‌هاي آن‌ها مي‌تواند خميده يا صاف بوده، نوع گردش آب به شکل طبيعي يا اجباري و موقعيت درام آن‌ها عرضي يا طولي باشد. نوعي از بويلرهاي واترتيوب فاقد درام بوده و معروف به بويلرهاي تک مسيره يا يک‌بار گذر (Once Through) مي‌باشند. در اين بويلرها آب در لوله‌ها فقط يک‌بار عبور مي‌کند و معمولا در تمامي فشارها و دماها کار مي‌کنند، ولي در فشارهاي بالا و فوق بحراني اقتصادي‌تر هستند. برخي ديگر از بويلرها مي‌توانند از يک تا پنج درام داشته باشند، از اين ميان مي‌توان به بويلرهاي D و O Type که داراي دو درام هستند و بويلرهاي A Type که سه درام دارند اشاره نمود. همچنين بويلرهاي نوع استرلينگ داراي چهار يا پنج درام هستند.


بويلر واترتيوب با 4 درام
معمولا بويلرها داراي بخش‌هاي مختلفي مي‌باشند که از آن ميان مي‌توان به سيستم جريان آب و بخار، سيستم حفظ کيفيت آب بويلر، سيستم احتراق و سيستم عبور گازهاي حاصل از احتراق و سيستم کنترلي اشاره نمود. در ادامه توضيحات مختصري در اين خصوص ارائه مي‌گردد.

سيستم جريان آب و بخار:
آب ورودي به واحد بويلر ابتدا به دستگاهي به نام هوازدا يا دي‌اريتور وارد مي‌شود. چراکه گازهاي نامحلولي مانند اکسيژن و دي اکسيد کربن سبب ايجاد خورندگي در لوله‌هاي بويلر مي‌گردد، از اينرو بايد اين گازها را از جريان آب بويلر حذف نمود. با توجه به اينکه حلاليت بسياري از گازها از جمله اکسيژن در آب با بالارفتن دما کاهش مي‌يابد، يکي از روش‌هاي حذف گازهاي حل نشده از آب، حرارت دادن آن است. در دي‌اريتور فرآيند حذف اين گازهاي حل نشده و خورنده يک فرايند فيزيکي و بر اساس گرما دادن مي‌باشد.
با اينکه روش هواگيري مقادير زيادي از گازهاي حل نشده از آب را جدا مي‌کند ولي بازهم مقدار کمي اکسيژن در آب باقي مي‌ماند که بايد با روش هاي شيميايي جدا گردد. اين دو مرحله يعني حرارت‌دهي و تزريق مواد شيميايي براي جداسازي گازهاي نامحلول در آب، در اين دستگاه صورت مي‌پذيرد. پس از دي‌اريتور، آب هواگيري شده توسط پمپ‌هاي خوراک به سمت بويلر ارسال مي‌گردد. در اولين بخش آب وارد اکونمايزر مي‌گردد. ممکن است در بعضي از بويلرها بخشي به نام اکونومايزر وجود نداشته باشد که در اين صورت آب مستقيما به مخزن بخار وارد مي‌گردد.
بعد از اين مرحله آب به مخزن بخار يا Steam Drum وارد مي‌شود. در مخزن بخار، آب ورودي به بويلر از طريق لوله‌هاي پايين‌رونده يا ‌Downcomer ها به سمت مخزن لجن يا Mud Drum مي‌رود. از آن جا جريان آب وارد لوله‌هاي بالارونده يا Riser ها مي‌گردد. اين لوله‌هاي بالارونده هستند که بخش‌هاي مختلف کوره شامل ديواره‌ها، کف و سقف را مي‌سازند. مشعل‌ها نيز در محفظه احتراق قرار دارند. آب در لوله‌هاي بالارونده گرماي زيادي را دريافت نموده و بخشي از آن تبديل به بخار مي‌گردد. مخلوطي از آب و بخار مجددا وارد مخزن بخار شده و در آنجا دو فاز بخار و آب از طريق عبور از مراحل جداکننده آب و بخار از يکديگر جدا مي‌شوند. فاز بخار پس از عبور از مراحل مختلفي که براي جداسازي ذرات آب از بخار در درون مخزن بخار در نظر گرفته شده‌اند، از آب جدا شده و از طريق خطي جداگانه و خروجي هاي بالاي مخزن بخار، وارد يک خروجي بخار مي‌گردد. فاز مايع مجددا براي تبديل شدن به بخار، مسير قبلي را از لوله‌هاي پايين رونده، مخزن لجن، لوله‌هاي بالارونده و ورود مجدد به مخزن بخار طي مي‌کند.
بخار خروجي از مخزن بخار بصورت بخار اشباع مي‌باشد. در صورتيکه نياز به بخار سوپرهيت باشد، بخار توليد شده را وارد بخش سوپرهيتر مي‌‌کنند. بخار اشباع در سوپرهيترها بوسيله گازهاي حاصل از احتراق، گرم شده و به شکل سوپرهيت درمي‌آيند. سوپرهيترها سبب حذف ذرات رطوبت از بخار و افزايش دماي آن به دماهاي بالاتر از اشباع مي‌گردند.

ممکن است سوپرهيترها يک يا دومرحله‌اي باشند. در سوپرهيترهاي يک مرحله‌اي بعد از سوپرهيتر و در سوپرهيترهاي دو مرحله‌اي در بين مراحل قسمتي به نام دي‌هيتر يا ري‌هيتر وجود دارد. در اين مرحله دماي بخار سوپرهيت عموما بوسيله تزريق آب کنترل مي‌گردد.
بخار خارج شده از سوپرهيترها در انتها وارد هدري به نام هدر جمع‌کننده يا Collect Header مي‌گردد. اين هدر محصول واحد بويلر که همان بخار با دما و شرايط مورد نظر است را به سمت مصرف‌کننده‌ها مي‌برد.


سيستم حفظ کيفيت آب بويلر
به سه دليل عمده آب بويلر مورد تصفيه قرار مي‌گيرد، اين دلايل عبارتند از:

 - جلوگيري از تشکيل رسوب
 - به حداقل رساندن خوردگي در سيستم‌هاي بويلر و بخار
 - حفظ کيفيت بخار

اصولا فرايندهاي تصفيه آب بويلر شامل دو دسته تصفيه خارجي و داخلي مي‌باشد. در تصفيه خارجي کارهايي چون حذف ذرات سوسپانسيوني، حذف گازهاي حل‌نشده‌اي مانند اکسيژن و سختي‌گيري از آب صورت مي‌گيرد. در انتهاي بخش تصفيه خارجي بايد مقادير سختي، قليائيت، مقدار سولفات‌ها، سيليکات و ذرات سوسپانسيوني موجود در آب در کم‌ترين مقدار خود باشند. مقدار مجاز اين ترکيبات توسط انجمن سازندگان بويلر در آمريکا يا ABMA تعيين و ارائه شده است.

تصفيه داخلي آب بويلر به علل مختلف و با تزريق مواد شيميايي به آب بويلر صورت مي‌گيرد. مهم‌ترين دلايل تزريق مواد شيميايي در اين بخش شامل موارد زير مي باشد:

1- تنظيم pH و حفظ ميزان قليائيت براي جلوگيري از ايجاد رسوب و خوردگي
2- سختي‌گيري از آب ورودي
3- جلوگيري از تشکيل لجن يا Boiler Sludge Conditioning
4- حفاظت از بخش‌هاي در معرض حرارت از آب‌گرم
5- هواگيري و جلوگيري از خورندگي اکسيژن
6- جلوگيري از شکنندگي قليائي
7- جلوگيري از تشکيل فوم
8- تشکيل فيلم محافظ براي جلوگيري از خوردگي
9- جلوگيري از خوردگي به وسيله بخارات کندانس‌شده

عموماً براي تنظيم pH موادي چون کربنات‌سديم و يا سديم هيدروکسيد مورد استفاده قرار مي‌گيرد. البته در هر واحدي بنا به شرايط فرايندي و طراحي، مواد مناسبي براي تصفيه داخلي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. به عنوان مثال در واحد توليد بخار مجتمع پتروشيمي بندرامام از موادي چون آمونياک در آب ورودي به بويلر و قبل از ورود به دي‌اريتور، DEHA در هيتر دي‌اريتور، آمونياک و مورفلين در Storage دي‌اريتور و ترکيبات فسفات در مخزن بخار استفاده مي‌گردد.

به مرور زمان، غلظت مواد نامحلول در آب بويلر افزايش خواهد يافت، از اينرو با استفاده از سيستم‌هاي بلودان پيوسته و بطور دائم مقداري از آب بويلر، تخليه مي‌گردد و همراه اين آب تخليه شده، بخشي از رسوبات و املاح نيز خارج مي‌گردد. مقدار آبي که بواسطه بلودان کردن از سيستم تخليه مي‌گردد، با آب DM جبران مي‌گردد. آبي که به عنوان بلودان بويلر را ترک مي‌کند، وارد يک جداکننده شده و فاز بخار و مايع آن از يکديگر جدا مي‌شود. بخار بدست آمده از بالاي جداکننده، بخار با فشار پايين يا LS مي‌باشد که براي استفاده در بخش‌هايي چون خود دي‌اريتورکه نياز به اين نوع بخار مي‌باشد مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مايع خروجي از زير جداکننده وارد Blow Tank شده و در آنجا مقدار کمي بخار جدا شده از آن به اتمسفر رفته و مايع خروجي از اين تانک به فاضلاب فرستاده مي‌شود.

سيستم احتراق
سيستم احتراق شامل سيستم انتقال سوخت و هواي مورد نياز مشعل‌ها مي‌باشد.

سيستم عبور گازهاي حاصل از احتراق
پس از احتراق سوخت در مشعل، گازهاي حاصل از احتراق در محفظه احتراق تشکيل مي‌گردند. در اين قسمت که بخش تابشي بويلر را تشکيل مي‌دهد، گازهاي گرم پس از برخورد با تعدادي از لوله‌هاي بالارونده، از مسيري وارد بخش جابجايي مي‌گردند. در ابتداي ورود به بخش جابجايي، يعني در گرم‌ترين بخش جابجايي، سوپرهيترها قرار دارند. گازهاي حاصل از احتراق پس از سوپرهيترها به سمت لوله‌هاي پايين رونده رفته و در نهايت وارد کانال گاز يا Gas Duct مي‌گردند. غالبا در مسير جابجايي از بفل‌ها يا ديواره‌هايي استفاده شده است که تا حد امکان گازهاي حاصل از احتراق با سطوح جذب حرارتي تماس بيش‌تري داشته باشند. گازهاي حاصل از احتراق بعد از کانال گاز وارد بخش اکونومايزر و در نهايت دودکش مي‌گردند.

سيستم کنترلي
بخش‌هاي مختلفي در بويلرها کنترل مي‌گردد که از اين ميان، تعدادي از قسمت‌ها از اهميت بالاتري نسبت به موارد ديگر، برخوردار هستند، اين موارد عموما شامل فشار بخار در هدر اصلي، سطح مايع در مخزن بخار، دماي بخار سوپرهيت، مقدار اکسيژن خروجي از دودکش و کيفيت آب بويلر مي‌باشند.

 - کنترل ارتفاع مايع در مخزن بخار
 - کنترل فشار بخار در هدر اصلي
 - کنترل دماي سوپرهيت
 - کنترل مقدار جريان هوا
 - حفظ کيفيت آب بويلر و کنترل Blowdown
 - و ...


بازگشت
مطالب مرتبط با این مقاله

•  نصب صحيح کانال فلکسي چگونه است
•  بويلر چيست؟
•  بررسي کامل مزايا و معايب ميني چيلر
•  نحوه کارکرد سرمايش و گرمايش در کولر گازي
•  لوله کشي زير کار کولر گازي
•  راهنماي خريد رادياتور
•  آشنايي با کولر گازي
•  آب سردکن چيست؟
•  مشخصات مبرد R407c
•  چطور مي‌توان بدون کولر خانه را خنک نگه داشت؟
•  انواع منابع تامين کننده حرارتي جهت سيستم گرمايشي از کف
•  راهنماي انتخاب کولر گازي
•  عيب يابي چيلرهاي تراکمي
•  نقش کندانسور در کولر گازي
•  برآورد فضاي مورد نياز موتور خانه

دانستنيهاي فني و تاسيساتي : گردآوری گروه تهویه مطبوع مهاجر