دیگ بخار چیست و چه کاربردی دارد؟

دیگ بخار چیست

همه چیز درباره دیگ بخار

دیگ بخار یا بویلر Boiler عبارت است از یک مخزن بسته که در آن بخار آب جهت استفاده در خارج از آن توسط گرمای ناشی از احتراق سوخت تولید می‌شود. داخل دیگ بخار شامل دو بخش طرف آتش و طرف آب است.

دیگ بخار چیست؟

دیگ بخار یک محفظه بسته است که در آن مایعی مانند آب، گرم می شود تا بخار یا حالت بخار مایع تولید شود. سپس بخار یا آب گرم از طریق یک سیستم لوله کشی به گردش در می آید تا گرما را برای کاربردهای مختلف مانند گرمایش، تولید برق و سایر فرایندها منتقل کند. دیگ های بخار و سیستم های مرتبط، سیستم های تبادل حرارتی کارآمدی هستند، اما اگر به درستی نگهداری و کار نشوند، می توانند خطرناک باشند.

خوردگی یکی از عوامل اصلی خرابی دیگ بخار است و جلوگیری از آن، نظارت مستمر و اعمال تکنیک های کنترل موثر بسیار مهم است.

آشنایی با دیگ بخار یا بویلر بخار :

دیگ بخار یک سیستم تبدیل یا انتقال انرژی است که در آن انرژی شیمیایی حاصل از سوخت به انرژی گرمایی یا الکتریکی تبدیل می شود. این شامل یک مخزن یا یک ظرف بسته است که در آن مایعات با استفاده از گازهای داغ ناشی از احتراق سوخت هایی مانند زغال سنگ، نفت کوره یا گاز طبیعی که در کوره می سوزد یا از سیم پیچ های الکتریکی، ذخیره و گرم می شود.

در این مقاله، ما قصد داریم بگوییم که دیگ بخار صنعتی چیست و چگونه کار می کند.

اما ابتدا اجازه دهید اصطلاح گرما را در نظر بگیریم. گرما در زندگی روزمره همه افراد حیاتی است. چه گرمای گرم کردن محیط اطراف ما باشد، چه حرارت برای پختن غذا، همه ما تا حدی در فعالیت های روزمره خود از آن استفاده می کنیم.

آب و بخار حامل های بسیار خوبی برای گرما هستند و به محیط زیست ما آسیب نمی رسانند. نقطه جوش آب در فشار اتمسفر 100 درجه سانتی گراد یا 212 درجه فارنهایت است.

با تحت فشار قرار دادن سیستم جوش با مهر و موم شدن به آن، ما در واقع می توانیم نقطه جوش را افزایش دهیم. زودپزها اینگونه کار می کنند. یک ظرف هوادهی برای افزایش فشار برای افزایش نقطه جوش. این باعث می شود که غذا در مدت زمان بسیار کوتاه تری نسبت به زمانی که از قابلمه باز استفاده می شود بپزد.

دیگ بخار صنعتی چگونه کار می کند؟

دیگ های بخار صنعتی می توانند فشارهای بسیار بیشتری را نسبت به اجاق گاز فشاری (زودپزهای خانگی) تحمل کنند.

سیستم های دیگ های بخار صنعتی اغلب با جوش دادن صفحات فولادی ضخیم ساخته می شوند و باعث ایجاد فشارهای بسیار زیاد می شوند.

برای مقابله با فشار بالا باید فوق العاده قوی شود، زیرا عدم انجام این کار منجر به نیروهای نزدیک به انفجار بمب می شود!

عملکرد دیگ بخار تولید آب گرم یا بخار است.

دیگ های آب گرم آب را به منظور گرمایش خانگی یا تجاری و تامین آب گرم، گرم می کنند.

دیگ های بخار، بخار تولید می کنند تا توربین ها را برای تولید برق و سایر کاربردهای گرمایش صنعتی دیگر تأمین کنند.

برای تجسم اثرات تولید بخار با استفاده از دیگ بخار، به بخار نیرو دهنده یک توربین فکر کنید. وقتی بخار از پره های یک توربین عبور می کند، نیرو پره ها را می چرخاند و توربین را شتاب می بخشد.

بخار حاوی مقدار زیادی انرژی است، بنابراین توربین را بسیار کارآمد می کند و بسته به سوخت مورد استفاده برای جوشاندن آب، از نظر انرژی نیز بسیار کم مصرف است.

اجزاء مهم ساختمان فلزی دیگ بخار عبارتند از:

1- پوسته (Shell) یا بدنه که استوانه فولادی آلیاژی به ضخامت مناسب با فشار کار دیگ می باشد و بوسیله نورد ورق های فولادی و سپس جوشکاری ساخته می شود

2- کوره (Furnace) نیز بصورت استوانه فولادی می باشد که بصورت موازی در داخل پوسته قرار می گیرد.

3- صفحات لوله ها (Tube Plates)  که در دو طرف استوانه فولادی نصب شده که در داخل آن بر اساس محل قرار گرفتن لوله های عبور دود و کوره برشکاری یا سوراخکاری انجام شده است.

4- لوله های عبور دود (Smoke Tube) که از جنس فولادی آلیاژی می باشند و در داخل استوانه فولادی بدنه دیگ بخار بصورت موازی با کوره نصب می شوند و وظیفه عبور دود و آتش را بعد از کوره را دارا می باشند.

5- پایه، شاسی و اتصالات (Skid & Connections ) که برای نگه داشتن دیگ و همچنین برای نصب تجهیزات بر روی دیگ می باشند.

نحوه ی کار کردن دیگ بخار

انواع مختلف دیگ های بخار چیست؟

انواع مختلفی از دیگ های بخار برای انواع کاربردهای مختلف وجود دارد. دو دسته اصلی دیگ های بخار وجود دارد که هر کدام را می توان به چند نوع تقسیم کرد:

دیگ لوله آتش - گاز داغ در چندین لوله برای گرم کردن آب اطراف استفاده می شود.

دیگ لوله آب - آب لوله ها توسط گاز داغ اطراف، گرم می شود.

ما قصد داریم چند نوع مختلف را مورد بررسی قرار دهیم، از جمله اینکه چگونه هر یک از این روش ها قادر به تولید گرما هستند، بنابراین می توانید خود را با آن ها آشنا کرده تا بتوانید آنها را به درستی تشخیص دهید.

1. دیگ بخار لوله آتشی

ترکیب معمولی دیگ بخار لوله آتشی ( Fire-Tube ) عبارت است از:

- کوره

- مخزن آب به عنوان دیگ بخار عمل می کند

- دودکش

لوله هایی در مخزن آب وجود دارد که گرما را از کوره منتقل می کند و دودکش گرما و گازهای ناشی از اثر گرمایش را خارج می کند تا فشار از سطح مورد نظر بیشتر نشود.

بنابراین، سوخت در داخل کوره سوزانده می شود. لوله ها حرارت کوره را، از طریق آب داخل مخزن، منتقل می کنند. هنگامی که گرم می شود، بخار تولید شده در امتداد به سمت بالا حرکت می کند.

معمولاً دیگ های بخار لوله، ارزان ترین نوع دیگ های بخار هستند، زیرا دارای ساختار نسبتاً ساده ای هستند اما معمولاً به دلیل ضخامت پوسته بیرونی حاوی آب، برای کاربردهای فشار کم تا متوسط ​​محدود هستند.

2. دیگ بخار لوله آبی

این طرح تقریباً شبیه به دیگ بخار لوله آتشی است، اما به جای گرم کردن کوره، برای گرم کردن آب در مخزن، کوره، لوله های آب داخل کوره را گرم می کند.

به همین ترتیب، یک منبع سوخت در کوره می سوزد و باعث گرم شدن لوله های آب داخل می شود. بار دیگر، وقتی آب جوشانده می شود، بخار تولید شده و به سمت بالا حرکت می کند.

دیگ های بخار لوله آبی از نظر حرارتی کارآمدتر از دیگ های بخار لوله آتشی هستند، اما ساخت آنها پیچیده تر است و کیفیت آب می تواند یک عامل محدود کننده باشد.

ممکن است آب برای عملکرد موثرتر، به فیلتر نیاز داشته باشد.

تفاوت دیگ بخار لوله آبی و دیگ بخار لوله آتشی

دیگ های بخار از کدام نوع سوخت استفاده می کنند؟

آتش فرآیند سوزاندن منبع سوخت است. برای ایجاد واکنش، باید منبع سوخت، گرما و عامل اکسید کننده وجود داشته باشد.

دیگ های بخار را می توان برای سوزاندن یک سوخت خاص، با استفاده از هر تعداد فن آوری مختلف طراحی کرد، اما جزء اصلی که باید در اینجا مورد توجه قرار گیرد منبع گرما و یا سوخت است.

سوخت یکی از مهمترین جنبه های دیگ بخار است و چیزی است که در داخل دیگ بخار می سوزد تا گرما تولید کند.

منابع مختلفی وجود دارد که می توان از آنها استفاده کرد. 

زغال سنگ، منبع استاندارد سوخت است. در کاربردهای دیگهای بخار صنعتی، زغال سنگ تمایل دارد به صورت پودر ریز درآید زیرا بیشتر از آجرهای سنتی می سوزد.

انرژی الکتریکی را  می توان به عنوان منبع حرارتی، از طریق کویل های حرارتی مقاومتی یا واحدهای الکترود استفاده کرد. برق معمولاً فقط برای مصارف تجاری کوچک یا خانگی استفاده می شود. 

کاربردهای الکترود برای عملکرد موثر، نیاز به کیفیت و رسانایی آب بسیار بالایی دارند.

تعمیر و نگهداری برای کاربردهای نوع الکترود نیز کلیدی است، زیرا برای جلوگیری از ایجاد قوس بین الکترودها، تمیز کردن عایق ها لازم است.

دیگ های بخار گاز با استفاده از پروپان یا گاز طبیعی کار می کنند، در حالی که  دیگ های بخار نفتی با استفاده از بنزین یا مایع نفتی کار می کنند.

دیگ بخار الکتریکی

نمونه ای از کاربرد دیگ های بخار صنعتی :

کاربردهای متفاوتی وجود دارد که از دیگ های بخار برای آنها استفاده می شود.

آنها در صنایع غذایی استفاده می شوند. در مراحل مختلف تولید، غذا باید در حین فرآوری گرم یا جوشانده شود.

دیگ های بخار به طور گسترده ای در مصارف خانگی و صنعتی مانند:

– نیروگاه های حرارتی

– فرایندهای صنعتی

– گرمایش

– سرویس بهداشتی

– تجهیزات عقیم سازی

خوردگی یکی از عوامل اصلی خرابی دیگ بخار است. عوامل موثر بر خوردگی دیگ های بخار عبارتند از:

– غلظت بالای اکسیژن

– دمای بالا

– سطح pH بالا یا پایین

– ناخالصی های موجود در آب

– شکنندگی هیدروژنی

– خوردگی اسیدی

– سوزاندن طرف بخار (واکنش شیمیایی بین فلز لوله و بخار)

– ترک خوردگی خستگی ناشی از استرس چرخه ای مکرر

عوامل مکانیکی و عملیاتی مانند :

– سرعت های بیش از حد

– شدت خدمات

– تنش های فلزی

– سایر مسائل طراحی و عملیاتی

طراحی، عملیات و نگهداری دیگ بخار باید با استانداردها و مقررات ایمنی بین المللی مطابقت داشته باشد تا از قابلیت اطمینان، ایمنی، کارایی و جلوگیری از خطرات ناشی از خرابی دیگ مانند انفجار اطمینان حاصل شود.

جلوگیری از خوردگی، نظارت و کنترل موثر برای قابلیت اطمینان دیگ بخار ضروری است. روش کنترل بر اساس نوع خوردگی تعیین می شود. روش های متداول شامل حفظ pH مناسب، کنترل اکسیژن، رسوبات و ناخالصی ها و کاهش استرس با طراحی مناسب و روش های عملیاتی است.

گردآوری : بخش علمی