بویلر چیست؟
دیگ بخار(مبدل حرارتی) یا بویلر (boiler)، مخزن در بسته ای می باشد که آب یا مایع مناسبی در آن گرم میشود و پس از آن بخار موجود، از مخزن خارج شده و برای گرمایش صنعتی یا خانگی به کار میرود.
درون این دستگاه، دو بخش حریق و بخش آب وجود دارد. تمامی سطوح موجود در بخش حریق، به سطح گرمایی بویلر گفته میشود. کلیه بخش های داخلی و تحت فشار دیگ بخار از آلیاژهای آهنی تولید میشود.
انواع بویلر از نظر جنس بدنه
-
چدنی
از این بویلرها در سامانه گرمایش مرکزی استفاده شده و غالبا برای تولید بخار کم فشار ساخته میشوند.
-
فولادی
ساخت این دستگاه ها از صفر تا صد در کارخانه انجام میشود و نسبت به بویلر چدنی، حمل و نقل آن دشوارتر است.
ویژگی های بویلر
-
کارایی حرارتی
بویلر میتواند با حداقل مصرف انرژی، بخار تولید کند و این امر موجب صرفه جویی و کاستن هزینه ها میشود.
-
ایمنی
این دستگاه دارای سیستم کنترل حرارتی و واحد های خاموشی می باشد که از بروز هرگونه حادثه ای جلوگیری میکند.
-
توانایی بالا در تولید بخار
این دستگاه بسته به نوع و ظرفیت دیگ، میتواند مقدار بالایی بخار تولید کرده و به دیگر قسمت های دستگاه انتقال دهد.
کاربرد بویلر
- دیگ بخار صنعتی برای گرمایش تاسیسات
یکی از رایج ترین کاربردهای دیگ بخار صنعتی در تمام صنایع، گرم کردن تاسیسات است. دیگ‌ها گاز طبیعی یا زیست توده را می‌سوزانند تا آب را گرم به بخار تبدیل کنند که از طریق یک سری لوله‌ها در سراسر تاسیسات حرکت میکند. گرمای منتقل شده از طریق این لوله ها می تواند مناطق را از طریق رادیاتورهای بخار، پانل های گرمایش تابشی تعبیه شده در دیوارها یا کف تاسیسات یا گرم کردن هوا از طریق یک سیم پیچ گرم کند.
دیگ‌ها روش‌های گرمایشی کارآمدی هستند که بادوام بوده و در صورت نگهداری منظم، 15تا 20 سال یا بیشتر دوام می‌آورند. دیگ‌ها به دلیل قابلیت اطمینان و کارایی خود، نسل هاست که برای گرمایش صنعتی، تجاری و مسکونی استفاده میشوند و همچنان گرمایش برتر را ارائه می‌دهند.
-
تولید برق
دیگ های بخار می توانند انرژی حرارتی را به طور موثر به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. ابتدا دیگ از انرژی حرارتی محفظه احتراق برای تبخیر آب به بخار استفاده می کند. در مرحله بعد، فشار ایجاد می کند و پره های توربین را می چرخاند و باعث چرخش شفت می شود و انرژی مکانیکی تولید می کند. در نهایت شفت به یک ژنراتور الکتریکی متصل می شود که انرژی مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می کند. این می تواند در مقیاس فردی برای جبران هزینه های انرژی یک مرکز صنعتی یا تولیدی یا در مقیاس بزرگ انجام شود.
-
صنایع غذایی
تاسیسات مواد غذایی و آشامیدنی صنعت رایجی است که به دیگ بخار نیاز دارد. به دلیل پتانسیل آلودگی متقاطع و بیماری های منتقله از طریق غذا، دیگ بخار باید قادر به تولید آب و بخار با دمای بالا برای سرویس بهداشتی در رستوران ها و تأسیسات تولید غذا باشد.
-
کشاورزی
یکی از کاربردهای منحصر به فرد دیگ بخار در صنعت کشاورزی است. بخار و آب گرم می‌توانند ابزارهایی را که محصول برداشت میکنند و به محصولات کشاورزی تمایل دارند، ضدعفونی کنند. علاوه بر این، یکی از کاربردهای منحصر بویلر برای کشاورزی، بخار دادن خاک است.
- داروسازی
بخار برای خشک کردن، ضد عفونی کردن، تمیز کردن خشن، قرص کردن و سایر مراحل تولید استفاده می شود.پس از تولید دارو، بویلرها باید قابلیت کنترل دقیق دما را برای تصفیه داروها داشته باشند. علاوه بر این، بخار تمیز یا خالص مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که فرآیند ضدعفونی فاقد آلاینده هایی است که می تواند بر محصول نهایی تأثیر بگذارد.
-
پردازش شیمیایی
بخارآب، راکتورها را برای پردازش شیمیایی تا دماهای خاص برای کاتالیزور واکنش ها گرم و سرد می کند. بسته به نوع واکنش، حجم بخار خروجی ممکن است نوسانات زیادی داشته باشد. بنابراین دیگ های مورد استفاده در این صنعت باید بدون هدر رفتن بخار یا سوخت به این روش چرخه ای کارآمد عمل کنند.
-
تولید نساجی
بخار در سراسر فرآیند تولید پارچه ضروری است. اولین مورد، پیش تصفیه است، جایی که بخار داغ روی مواد خام یا پارچه ها برای حذف کثیفی و سایر ناخالصی ها استفاده می شود که در غیر این صورت بر کیفیت منسوجات تأثیر می گذارد. در مرحله رنگرزی، بخار دقیق کنترل شده، مقدار مناسب گرما و رطوبت لازم را برای هر پارچه منحصر به فرد برای پذیرش بهینه رنگ فراهم می کند. بخار چین و چروک های پارچه را در مرحله تکمیل از بین می برد تا آن را برای ارائه آماده کند. بخارپز کردن نسبت به استفاده از اتو یا حرارت سنتی روش بسیار کارآمدتری برای از بین بردن چین و چروک است.
قطعات سازنده بویلر صنعتی
-
محفظه احتراق
-
مشعل
-
مخزن رسوب گیری و بخار
-
مبدل حرارتی
نحوه کار بویلر
دیگ بخار در کنار مشعل فعالیت میکند که کار آن آماده کردن حرارت برای جوش آمدن آب می باشد. لوله ها آب سرد را به دیگ بخار رسانده و آب توسط گرمای مشعل، گرم میشود. بخار آب ناشی از گرمای مشعل، به یک مخزن انتقال یافته و با دمای 100 درجه آماده مصرف میشود.
بررسی کیفیت آب بویلر
آب مورد استفاده در دیگ بخار حاوی مقادیر بالایی از مواد آلاینده و فلزات سنگین می باشد که باعث اسیدی شدن دیگ و به مرور زمان سوراخ شدن آن میشود. سیستم های تصفیه آب مانع ورود این آلاینده ها به دستگاه میشود و از بروز خسارات جلوگیری میکند.
شیوه های تصفیه آب بویلر
-
تصفیه داخلی آب
آب قبل از وارد شدن به بویلر، تصفیه میگردد اما ممکن است اثرات تصفیه بر روی آب، با استاندارد خواسته شده مطابقت نداشته باشد. به همین علت مواد شیمیایی مخصوصی به درون دستگاه تزریق میگردد تا کیفیت آب به حد مطلوبی برای گرم شدن برسد.
-
تصفیه خارجی آب
موادی که سختی آب را افزایش میدهد، قبل از انتقال به دیگ بخار، از بین میروند این امر باعث جلوگیری از رسوب گذاری دیواره ها میشود.
-
تصفیه بلودان
هنگامی که آب در دیگ بخارغلیظ شود، به شیوه مکش از دیگ خارج شده و آب تصفیه شده تازه ای به آن اضافه میشود. این کار کیفیت آب را افزایش خواهد داد.
سیستم تشکیل دهنده دستگاه تصفیه آب
-
فیلتراسیون
آب دارای جامدات معلق برای فیلتر شدن از فیلتراسیون عبور میکند. برای اینکار از سیستم میکروفیلتر استفاده میشود. این سیستم ها پیش تصفیه گزینه مناسبی می باشند.
-
رزین سختی گیر یا تبادل یونی (ion exchange resin)
این ماده ترکیباتی را که موجب سختی آب شده حذف میکند. رزین های موجود در این دستگاه، ترکیبات سختی آب را با یون های مانند سدیم تبادل میکنند.
-
رزین حذف قلیاییت
آب تغذیه بویلر میتواند باعث خوردگی لوله ها و کف در بویلر شود. این دستگاه قادر است به وسیله اسید ضعیف یا رزین آنیونی قوی، آب را تصفیه نماید.
-
اسمز معکوس و نانو فیلتر
این دو سیستم، بخش اصلی تصفیه آب بویلر هستند و قادر به از بین بردن سیلیس و باکتری ها می باشند.
-
رزین حذف کامل مواد معدنی
از این سیستم در شرایط بالا بودن فشار عملیاتی استفاده میشود. آب تصفیه شده در این سیستم باید کیفیت بالاتری داشته باشد.
-
سیستم حذف گاز
سیستم حذف گاز، دی اکسید کربن و اکسیژن موجود در آب را پس از مراحل تصفیه حذف میکند.
انواع بویلر بر اساس طراحی ساخت
بویلر های لوله آبی
در این نوع، لوله های جریان که از لوله های متصل و موازی ساخته شده اند، در معرض گازهای حاصل از احتراق در کوره ها قرار میگیرند. سپس لوله ها از بدنه گذر کرده و در نهایت توسط آب پوشیده میشوند. این نوع بویلرها، ظرفیت تولید بالایی دارند.
بویلر های لوله آتشی
در این نوع، برخلاف لوله آبی، گاز داغ از لوله های سیستم عبور میکند و در همین زمان لوله به وسیله آب احاطه میشود.
بویلر برقی
برای کار با این دستگاه از سوخت فسیلی استفاده نمیشود. به همین دلیل، بویلر برقی محیط زیست را با خطر آلودگی تهدید نمیکند. هزینه نصب آن پایین بوده و در فضای کم قابل نصب می باشد. اما برق زیادی مصرف میکند و هزینه زیادی را به همراه دارد.
بویلر چگالشی
برای سوخت این دستگاه از نفت یا گاز استفاده میشود. این بویلر ها قادر به برگرداندن گرمای خارج شده از گازهای خروجی می باشند. بویلر چگالشی برای گرم کردن یک مکان، هوا را از بیرون مکانی که در آن نصب شده دریافت میکند و ماده اضافه ای به بویلر وارد نمیشود.
بویلر روغن
برای راه اندازی این دستگاه از نفت استفاده میشود. روغن در محفظه شعله ور شده و آب سرد توسط مبدل حرارتی گرم میشود.
بویلر گاز طبیعی
سوخت به کاررفته در این دستگاه گاز طبیعی می باشد. برای کاهش سوخت هدر رفت در بویلر، دستگاه ترموالکتریک نصب شده است.
انواع بویلر ها بر اساس نحوه قرار گیری
-
افقی
-
شیب دار
-
عمودی
انواع بویلرها بر اساس فشار بخار
- بویلر فشار پایین: تولید بخار در محدوده فشار 20-15 بار می باشد.
- بویلر فشار متوسط: فشار در این دستگاه بین 20 تا 80 بار می باشد.
- بویلر فشار بالا: فشار در این دستگاه بالاتر از 80 بار می باشد.
- بویلر زیر بحرانی: در این دستگاه، بخاری که بویلر تولید میکند، فشاری پایین تر از فشار بحرانی دارد.
- بویلر فوق بحرانی: بخار تولید شده توسط این دستگاه بالاتر از فشار بحرانی می باشد. بویلر فوق بحرانی، فاقد دستگاه تبخیر بوده و آب را به صورت مستقیم به بخار تبدیل میکند.
انواع بویلر ها براساس عملکرد
-
تک پاس
-
دو پاس
-
سه پاس
بویلر های تک پاس
بویلرهای تک پاس (دیگ آب گرم تک پاس) مجهز به سیستم کوره خارجی گازهای دودکش با سوزاندن سوخت تولید می شوند. پس از بسته شدن کوره، گازهای دودکش از طریق محفظه دود وارد دیگ بخار می شوند. در این محفظه دود، گاز دودکش با حداکثر سرعت از طریق لوله های دود عبور می کند و امکان انتقال حداکثر حرارت را به آب فراهم می کند. انرژی می تواند توسط گازهای دودکش به آب منتقل شده و به بخار تبدیل شود. دیگ تک پاس به گونه ای ساخته شده است که بیشترین گرمای ممکن را استخراج می کند و در عین حال دمای خروجی گاز دودکش را به حداقل می رساند.
بویلرهای دو پاس
در بویلر های دو پاس (دیگ آب گرم دو پاس)، گازهای احتراق دو بار در دیگ حرکت می کند. گازها باید قبل از ورود به محفظه معکوس خنک شوند زیرا دمای بالا باعث گرم شدن بیش از حد و ترک خوردن لوله می شود. بالا بودن سرعت انتقال حرارت، پس از افزایش پاس، کاهش می یابد.
بویلرهای سه پاس
بویلر سه پاس( دیگ آب گرم سه پاس) به دستگاهی گفته میشود که در آن گازهای خروجی قبل از خروج از سیستم دیگ از طریق دودکش، سه بار از پوسته به جلو و عقب عبور می کنند. هر بار که گازهای خروجی تمام طول پوسته داخلی دیگ را بپوشاند، به اصطلاح به آن گذر کردن یا یک پاس گفته میشود به این ترتیب، سیستمی که اجازه می دهد گازها سه بار از دیگ بخار عبور کنند، به عنوان دیگ سه پاس شناخته می شود.