شناخت مقدماتی انواع بویلر و روشھای بازرسی ساخت بویلرھا

بشر از قرنھا پیش به قدرت بخار پی برده بود ولی استفاده صنعتی از دیگھای بخار از سال ۱۷۱۲ میلادی توسط (ساوری و نیوکامن) با ساخت اولین دیگ بخار با پوشش سربی یا چوبی و با فشار کمی بالاتر از فشار اتمسفر آغاز گردید. در سال ۱۷۲۵ میلادی (ھیستک بویلر) با صفحات فولاد پرچ شده و با فشار نسبی مورد استفاده قرار گرفت.

با گذشت زمان مشخص گردید که تنھا شکل عملی استفاده از دیگ بخاری مدور ساختن آنھاست که در سال ۱۷۹۵ با بوجود آمدن صفحات نوردی دیگ بخار بصورت مدور ساخته شد. از سال ۱۸۷۳ دیگھای بخار بصورت لوله آبی (Tube Water ) طراحی گردید. در لوله ھای مایل این نوع دیگ آب جریان پیدا کرده و توسط جداره لوله ھا حرارت جذب می شود. با توجه به افزایش سطحی انتقال حرارت به بھترین وجه صورت می گیرد.

با افزودن اجزایی چون سوپر ھیتر، ری ھیتر، اکونومایزر و گرمکنھای ھوا و … ، صورت اولیه دیگھای بخار به تدریج بصورت بویلرھای با ظرفیت بیشتر امروزی تبدیل شد. سیر پیشرفت و تکامل بویلر به صورت زیر بوده است: 

۱ -افزایش درجه حرارت

۲ -افزایش فشار

۳ -افزایش تناژ بخار خروجی از بویلر

۴ -افزایش راندمان

۵ -سھولت کنترل

۶ -کاھش ھزینه ھای ساخت، بھره برداری و تعمیرات

۷ -افزایش طول عمر بویلر

دیگھای بخار و اتر تیوپ و فایر تیوپ (tube fire and tube water The boilers) 

گردش جریان آب برای تبخیر (evaporation) در دیگھای بخار واتر تیوپ از درون لوله ھا متعدد در بدنه بویلر بوده که به موازات ھم و به تعداد زیاد در بویلر بطور عمود بکار رفته اند صورت می گیرد . در این حال انتقال حرارت حاصل از احتراق متصاعده توسط مشعل ھای بویلر از بیرون لوله ھا جریان می یابد و بخار تولید شده در حالت اشباع در استیم درام تخلیه می گردد و گازھای احتراقی پس از انتقال حرارت به بویلر با دمای نزدیک به ( ۱۸۰ درجه سانتی گراد ) از بویلر خارج و بطرف دودکش می روند . 

این نوع بویلر ھا بطور عمده در نیروگاھھا ی حرارتی و در مجتمع ھای شیمیایی ، پالایشی و سلولزی کاربرد دارند .در بویلر ھای فایر تیوپ جریان گازھای احتراقی متصاعده توسط مشعل از درون لوله ھا انتقال می یابد و آب در پشت لوله ھا قرار دارد و بخار متصاعده از ناحیه بالای بویلر در حالت اشباع (saturated) به بیرون انتقال می یابد .

دیگھای بخار فایر تیوپ یا لوله آتشی برای تولید آب داغ مورد استفاده در سیستم ھای گرمایشی نیز کاربرد فراوان دارند و بصورت دو پاس و سه پاس و در دو نوع ( back dry) و ( wetback) طراحی و ساخته می شوند کمترین ظرفیت که از این بویلر ھا بصورت دو یا سه ساخته می شود نزدیک به ( ۱۰۰۰hr / kcal ) بوده و بیشترین ظرفیتی که تا کنون از نوع فایر تیوپ طراحی و ساخته شده است برای تولید بخار ( ۲۵hr / ton ) می باشند دیگھای تولید آب داغ با شرایط فشار (  ۵barg) حداقل طراحی می شوند و دیگھای بخار فایر تیوپ برای تولید بخار اشباع شده تا حداکثرفشار  ۲۰۲cm /kg طراحی و ساختھ شده اند . 

بیشترین ظرفیت تولید بخار در بویلرھای فایر تیوپ می تواند کمترین ظرفیت تولید بخار در بویلر ھای واتر تیوپ فرض گردد و حداکثر فشار طراحی بویلرھای فایر تیوپ و نیز کمترین فشار طراحی بویلر ھای واتر تیوپ می باشد . و این در حالیست که دیگھای بخار واتر تیوپ یا لوله آبی تا ظرفیت تولید بخار بیش از ( ۲۳۵۰hr / ton) برای تولید انرژیِ الکتریکی نزدیک به (۷۰۰mwatt) طراحی و ساخته شده اند و از نظر فشار طراحی بیش از( ۲۰۲cm / kg ) و در شرایط super pressure cirtical نیز طراحی می گردد .

درجه حرارت بخار خروجی از بویلر ھای فایر تیوپ در حد اشباع بوده و درجه حرارت خروجی از بویلر ھای واتر تیوپ با توجه به شرایط فشار بالاتر و نیز امکان سوپر ھیت نمودن آن به ۵۴۰c می رسد .بویلر ھای واتر تیوپ در شرایط ( continuse) برای تولید انرژِی مداوم در نیروگاھھا و با استفاده مداوم از بخار آن در پروسسھای شیمیایی ، سلولزی ، پالایشی و پتروشیمی بکار می روند و بویلر ھای فایر تیوپ در شرایط ( noncontinuse) یا غیر مداوم بسھولت کاربرد دارند کھ از آن جمله تاسیسات گرمایشی و استفاده از آب گرم بصورت نامنظم می باشند . در این بویلرھا به علت محدودیت ھای ناشی ازمقاومت اجزای و وجود حجم زیاد آب ساخت بویلر با حجم بزرگ خطر انفجار را بالا می برد لذا در ابعاد کوچک مورد استفاده قرار می گیرد.

راندمان حرارتی دیگھای بخار واتر تیوپ نزدیک به ۹۵ % می باشد و راندمان حرارتی دیگھای بخار فایر تیوپ حداکثر به ۷۰ % می رسد  و مھترین مزیت بویلرھای TUBE WATER بھ TUBE FIRE توانایی افزایش فشار و بخار تا حد دمای HEAT SUPER است.

پارامترھای موثر در طراحی دیگھای بخار واتر تیوپ ( boilers tube water of data Design) 

فشار عملکرد بویلر، درجه حرارت بخار خروجی ، ظرفیت تولید بخار و نیز نوع ساختمان یا سوختھای مصرفی از جمله پارامترھای مھم و موثر برای طراحی دیگھای بخار واتر تیوپ ھستند.

سوختھای مورد استفاده در دیگھای بخار واتر تیوپ (tube water of fuel The boilers) 

گاز طبیعی گازوئیل ، نفت کوره و زغال سنگ عمده ترین سوختھای مورد استفاده در دیگھای بخار واتر تیوپ ھستند و بر اساس ظرفیت حرارتی مورد نیاز بویلر و ظرفیت حرارتی سوخت ، محاسبات حرراتی بویلر و تعیین مقدار سوخت مصرفی انجام می پذیرد . لازم به ذکر است در بویلرھای تکنولوژی جدید از بویلرھای زباله سوز ھم استفاده می شود. 

آرایش مشعل های بویلر (Boiler s burners arrangment)

نصب مشعل ھای دیگھای بخار واتر تیوپ بصورت موازی در یک دیواره و یا در دو دیواره بویلر و به صورت آرایش از گوشه ھای بویلر ، از کف بویلر و سقف آن طرح می گردد در آرایش موازی ھیچگاه شعله به دیواره مقابل نمی رسد و شعله ھا در طرفین بصورت سر به سر نخواھد بود . 

برای مطالعه کامل کتاب « شناخت مقدماتی انواع بویلر و روشھای بازرسی ساخت بویلرھا » به لینک دانلود مراجعه کنید…