آشنایی با بویلرها

آشنایی با بویلرها
آشنایی با انواع بویلر

صنايع شيميایی منابع انرژي همچون سوختهاي فسيلي، آب و باد، انرژي خورشيدي، انرژي زمين گرمايي و انرژي هسته اي را مصرف ميكنند تا بتوانند انرژي مورد نياز خـود را بـه منظور انجام بسياري از كارها از جمله راه اندازي تجهيـزات فرآينـدي، تـأمين انـرژي حرارتـي مورد نياز براي گرم كردن مواد، ایجاد کار مکانیکی و… تأمين نمايند. از ميان منابع انرژی، سوختهاي فسيلي بيش از ساير منابع انرژي براي تهيه حامـل هـاي انـرژي مـورد استفاده قرار ميگيرند. معمولاً در صنايع شيميايي، حاملهاي انـرژي بـرق و بخـار مـي باشـند. بهترين راه براي آنكه بتوان از انرژي سوختهاي فسيلي براي توليد برق و بخـار اسـتفاده كـرد، سوزاندن آن است. در فرآيند سوختن، انرژي دروني به صورت حرارت آزاد ميشود و بـه شـكل تابش و جابجايي به محيط انتقال مييابد.

 

 

بويلرها و توربينهاي گـازي، تجهيزاتـي هسـتند كـه معمولاً براي توليد بخار و بـرق از طريـق سـوزاندن سـوخت هـاي فسـيلي مـورد اسـتفاده قـرار ميگيرند. بخار فاز گازي مايع آب است. در واقع چنانچه آب در فشـار یک اتمسـفر گرمـا جـذب كنـد، شروع به جوشش و توليد بخار مينمايد. با تبديل آب بـه بخـار، حجـم آن تقريبـاً 1600 برابـر ميشود و انرژي دروني آن نيز حداقل به ميزان 6 برابر در حالت اشـباع افـزايش مـي يابـد. از طرف دیگر گـاز برخلاف مايع تراكم پذير است و به راحتي ميتوان آن را فشرده نمود. اين خصوصيات باعث شد تا براي اولين بار جيمز وات از بخار براي توليد كار مكانيكي استفاده كند. اين ابداع آغازي براي استفاده بسيار گسترده بخار در صنعت بوده است.

 

 

براي توليد بخار در بويلرها، انرژي تابشي از شـعله بـه سـطوح داخلـي محفظـه احتراق انتقال می يابد و از تماس گازهاي حاصل از احتراق با بخشهاي ديگر بويلر، حـرارت بـه صورت جابجايي به لوله ها و نهايتاً آب درون آنها انتقال مييابد. معيارهاي زيادي براي تقسيم بندي بويلرها وجود دارد؛ مهمترين معيار تقسيم بندي بويلرهـا بر اساس محتويات داخل لولـه هـا مـي باشـد. بويلرهـاي فـايرتيوب و واترتيـوب دو نـوع از ايـن تقسيم بندي مهم هستند.

 

بويلرهاي فايرتيوب (Fire tube Boiler)

بويلرهاي فايرتيوب از يـك محفظـه احتـراق و ديـگ تشـكيل شده اند؛ ديگ حاوي لوله هايي است كه از يك طرف به آن وارد و از طرف ديگر خارج ميگردند؛ بدين ترتيب بخشی از فضای ديگ توسط لوله ها اشغال شده و باقي فضاي موجـود بـراي آب در نظر گرفته شده است. گازهاي گرم حاصل از سوزاندن سوخت در محفظه احتراق وارد اين دسته لوله ها شده و از سراسر ديگ عبور ميكنند. در اين حين انتقال حرارت بين گازهـاي عبـوري از لوله ها و آب درون ديگ سبب گرم شدن آب و توليد بخار ميگـردد.

 

در بويلرهـاي فـايرتيـوب نميتوان قطر محفظه احتراق را بزرگ طراحي نمود، طول محفظه احتراق را نيز از حدي بيشتر نميتوان در نظر گرفت. چرا كه با وجود محدوديت قطر محفظه احتراق، قطر و طول مخروطـي مقدار مشخصي خواهد بود. از طرفي فاصله نوك شعله تا انتهاي محفظه احتراق به جهت ايجـاد انتقال حرارت همگن و نيز پرهيز از ايجاد تنش حرارتي و نيز ذوب ديواره، داراي حد مشخصـي است. اين مشكل در نوع ديگر بويلرها كه واترتيوب هستند به علت ساختار مكعبي شكل محفظه احتراق و نحوه قرارگيري، تعدد و نوع متفاوت مشعل ها كاسته ميشود. در شكل زیر نمونه اي از بويلر فايرتيوپ نشان داده شده است.

 

 
بويلرهاي واترتيوب (Water tube boiler)

عموما بويلرهای واترتیوب، از محفظه احتراق، لوله هاي بالارونده، پايين رونده، مخازن بخار و لجن تشكيل شده اند و تفاوت عمده آنها با نوع فايرتيوب در اين است كه آب در داخل لوله ها جريـان داشته و جريان گاز گرم در خارج لوله ها ميباشد. واترتيوب ها ساختمان پيچيده تري نسـبت بـه نوع فايرتيوب دارند و بر اساس نـوع لولـه هـا، تعـداد و نحـوه قرارگيـري مخـازن بخـار و لجـن ساختارهاي متنوعي را شامل ميشوند. اين بويلرها بـه چنـدين روش دسـته بنـدي مـي گردنـد.

 

 

بويلرهاي واترتيوب ميتوانند داراي اشكال مختلفي بر حسب اجزاء و قسمت هاي مربـوط بـه آن باشد. به عنوان مثال لوله هاي آنها ميتواند خميده يـا صـاف بـوده، نـوع گـردش آب بـه شـكل طبيعي يا اجباري و موقعيت درام ها عرضي يا طولي باشد. عموماً درام هاي عرضي در بويلرهاي با ظرفيت بالاتر مورد استفاده قرار ميگيرد، از بين دو بويلر لوله آبـي كـه ظرفيـت يكسـاني در توليد بخار دارند، آن بويلري كه داراي درام عرضي ميباشد، اندازه كوچكتري نسـبت بـه نـوع با درام طولي دارد. نوعي از بويلرهاي واترتيوب فاقد درام بوده و معروف به بويلرهاي تـك مسـيره يا يكبار گذر (through once) ميباشند. در اين بويلرها آب در لوله ها فقط يك بار عبور ميكند و معمولاً در تمامي فشارها و دماها كار ميكنند، ولي در فشارهاي بالا و فوق بحراني اقتصادي تر هستند.

 

 

معمولاً بويلرهاي واترتيوب در ظرفيت هاي بالاتري نسـبت بـه بويلرهـاي فـايرتيوب سـاخته ميشوند. در يك سطح انتقال حرارت تابشي يكسان، محفظه احتراق مكعبـي ماننـد بويلرهـاي واترتيوب در مقايسه با شكل استوانهاي محفظه احتراق فايرتيوب هـا، بـه فضـاي كمتـري بـراي نصب نياز دارد. به عبارت ديگر در يك بويلر واترتيوب كوچكتر ميتوان سطح انتقال حرارتي مساوي با يك بويلر فايرتيوب بزرگتر ايجاد نمود. از طرفي شكل محفظه احتراق مكعبي شكل، آزادي عمل بيشتري را در نحوه آرايش و جانمايي مشعل ها در مقايسه با فايرتيوب ها در اختيـار طراح قرار ميدهد.

بويلرهاي واترتيوب توانايي توليد بخار با فشار بالاتر را نسبت به بويلرهاي فايرتيوب دارند. در بويلرها، محفظه در برگيرنده مخلوط آب و بخار بايد مقاومت مكانيكي لازم جهت تحمل فشار را داشته باشد. از آنجايي كه لوله هاي با قطر كمتر تحمل فشـار بسـيار بـالاتري را در مقايسـه بـا لوله هاي با قطر بيشتر و البته ضخامت يكسان دارد، بويلرهـاي واترتيـوب علـي رغـم پيچيـدگي بيشتر، براي توليد بخارهاي فشار بالا مورد استفاده قرار ميگيرد. معمولاً هر چقـدر فشـار بخـار توليد بويلرهاي واترتيوب بيشتر باشد، قطر لوله هاي آن نيز كمتر ميباشد. بويلرها واترتيوب ميتوانند از يك تا پنج درام داشته باشند.

در بويلرهايي كه به صورت تك درامي هستند، آب ورودي بـه بـويلر از پايين مخزن از طريق يك هدر به لوله هاي شيبدار ميرسد. آب در اين لوله هاي شيبدار گـرم شده و بخار توليد ميشود. بخار توليد شده از طريق هدر ديگري به بالاي مخزن وارد مـي شـود.كوره در زير لوله ها و مخزن قرار دارد.

 

 

بويلرهاي دو درامي كه امروزه داراي كاربرد بيشتري ميباشند به انواع D و O وجود دارند. در بويلرهايD Type  درام ها در يك جهت راست يا چپ قرار گرفته اند. عموماً مخزن بخـار از مخزن لجن بزرگتر بوده ولي ممكن است هم اندازه نيز باشـند، نحـوه قرارگيـري لولـه هـا بـين درام ها به شكل حرف انگليسي D ميباشد. در بخشي از بـويلر لولـه هـا بـين دو درام بـه شـكل مستقيم نصب شده اند و در بخشي ديگر خميده و به يك هـدر وصـل هسـتند، كـوره بـويلر در همين بخش خميده قرار دارد.

 

 

فرآیند جداسازی بین بخار و آب در درام بخار انجام می شود. بخار را می توان با استفاده از سیکلون، مغشوش كننده ها (بافل ها) یا با مکانیزم گریز از مرکز از آب جدا کرد.

در دیگ نوع D، محل قرارگیری مشعل به نوع سوخت بستگی دارد. برای سوخت های مایع مانند نفت (گازوئیل)، مشعل بر روی دیواره های دیگ قرار می گیرد. برای سوخت های جامد مانند زغال سنگ ، فرآیند احتراق در کف دیگ بخار با موقعیت افقی انجام می شود یا با کف زاویه ایجاد می کند و سوخت توسط نوار نقاله توزیع می شود.

 

بويلرهاي O Type نيز شامل يك مخزن بزرگ بخار است كه به صـورت عمـودي و به واسطه چندين لوله توليد بخار به يك مخزن آب كوچكتر متصل ميباشد. اندازه آنها عمومـاً در حد كوچك تا متوسط ميباشد.

 

 

بويلرهاي سه درامه شامل يك درام بخار و دو درام لجن يا آب ميباشند. نحوه قرارگيـري درام ها به شكل حرف A ميباشد.

بويلرها نوع استرلينگ داراي چهار يا پنج درام هستند كه نحوه قرارگيري آنها در شكل زیر نشان داده شده است.

 

 

چنانچه به هر دليلي از جمله اعمال تنشهاي حرارتي نامناسب در بويلرهاي فـايرتيوب، بـر روي جداره محفظه احتراق ترك ايجاد گردد، مخلوط آب و بخار تحت فشـار در ديـگ، از ايـن ترك خارج شده و به داخل محفظه احتراق وارد ميگردند، كه عموماً اين خروج با انبساط حجم توأم بوده و ممكن است سبب انفجار ديگ گردد، اين در حالي كه بروز همـين مشـكل در نـوع واترتيوب در نهايت، تنها سبب خرابي و نشتي لوله آسيب ديده ميشود.

با توجه به مطالب گفته شده، بويلرهاي واترتيوب در صنايع بزرگ به جهت نياز به حجم زياد و فشار بالاتر، كاربرد بيشتري دارند.

 

 
سایر دسته بندي ها

ممكن است بويلرها را بر اساس پارامترهاي ديگر نيز مانند نحوه گـردش آب، نـوع سـوخت مصرفي، نـوع منبـع حرارتـي، فشـار عمليـاتي و غيـره تقسـيم بنـدي نماينـد كـه عمومـاً ايـن تقسيم بندي ها از درجه اهميت كمتري نسبت به محتويات لوله برخوردار هسـتند. برای مثال گاهي بویلرها را بر اساس فشار عملياتي بويلر تقسيم بندي مي نمايند:

  1. بويلرهاي با فشار زير 200 psi فشار پايين محسوب ميگردند.
  2. بويلرهاي با فشار بين 200 – 500 psiجزء بويلرهاي با فشار متوسط هستند.
  3. بويلرهاي با فشار بين 500 – 2000 psi در دسـته بويلرهـاي بـا فشـار بـالا محسـوب ميشوند.

در مقالات بعدی به بیان پروسس، چالش ها و راه کارهای کنترل، مراحل راه اندازی و … در بویلرها خواهیم پرداخت.

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

مقالات


نقشه خوانی P&ID

نقشه خوانی P&ID

کاویتاسیون

کاویتاسیون

پروژه ها


پاساژ (Gill Box Machine)
بوستر پمپ (booster pump)
پرس هیدرولیک (Hydraulic Press)
کاردینگ (Carding Machine)

اطلاعات تماس


ساعات کاری


شنبه
8:00 تا 16:00
یک شنبه
8:00 تا 16:00
دو شنبه
8:00 تا 16:00
سه شنبه
8:00 تا 16:00
چهار شنبه
8:00 تا 16:00
پنج شنبه
8:00 تا 14:00
جمعه
تعطیل

مقالات


درباره ما


گروه صنعتی نوین کنترل با بهرمندی از هسته مهندسی در زمینه مشاوره، طراحی، ساخت و اجرای سیستم های برق قدرت،اتوماسیون صنعتی و ابزاردقیق فعالیت می کند.

ایمیل:NovinControl.Co@yahoo.com

تلفن: 55239280-9831+

پروژه ها


پاساژ (Gill Box Machine)
بوستر پمپ (booster pump)
پرس هیدرولیک (Hydraulic Press)
کاردینگ (Carding Machine)

تمامی حقوق مادی و معنوی این سایت برای گروه صنعتی نوین کنترل محفوظ می باشد.