دیگ های فولادی آبگرم
دیگ های فولادی آبگرم
دیگ فولادی آبگرم به صورت یکپارچه در کارخانه و از ورق و لوله فولادی آلیاژی آتشخوار تولید می گردد. این دیگ ها به دو دسته آب در لوله (water tube) و آتش در لوله (fire tube) تقسیم می گردد. معمولا در مواردی که نیاز به تامین فشار های بسیار بالا می باشد (مثل نیروگاه ها) ازدیگ های واترتیوب استفاده می گردد. دیگ های فولادی آتش در لوله یا فایر تیوب در تاسیسات متداول تر هستند.
اجزا یک دیگ آبگرم فولادی فایر تیوب به صورت خلاصه به شرح زیر می باشد: ۱- بدنه ۲- لوله ها ۳- صفحات نگهدارنده لوله ها ۴- کوره ۵- اتصالات لوله رفت و برگششت ۶- اتصال لوله انبساط ۷- شیر اطمینان ۸-شیر تخلیه ۹-دریچه های بازرسی ۱۰-محفظه دود ۱۱- درب های جلو و عقب ۱۲- اتصال دودکش ۱۳- اتصالات مربوط به نشان دهنده ها ۱۴-عایق ۱۵- روکش (کاور) ۱۶- شاسی
این نوع دیگ ها در صنایع و کارخانجات مختلف، ساختمان ها و مجتمع های مسکونی کاربرد دارند.
مزایای دیگ های فولادی
- طول عمر این دیگ ها بالا تر است.
- راندمان و بازده حرارتی دیگ های فولادی سه پاس از دیگ های چدنی بیشتر است.
- ظرفیت آن ها تقریبا نامحدود است. (مناسب جهت پروژه های بزرگ)
- قابلیت تحمل شوک های حرارتی را دارند.
- فشار های خیلی بالا را می توانند تحمل کنند (مناسب جهت ساختمان های مرتفع)
- قابلیت تطابق با هر نوع سوخت را دارند.
معایب دیگ های فولادی
- قیمت آن ها نسبت به دیگ های چدنی بالاتر است.
- چون در کارخانه به صورت یکپارچه ساخته می شوند حمل و نقل آن مشکل است.
- در صورت خرابی هزینه تعمیر آن ها بالاتر است.
- ظرفیت آن ها ثابت و غیر قابل تغییر است.
بویلرهای فایر تیوب آبگرم
بویلر های آبگرم فایرتیوب یا لوله آتشین، بویلر هایی هستند که با عبور آتش و دود از درون لوله ها، آب اطراف لوله ها را به درجه حرارت مورد نظر می رساند.
این بویلر ها یکی از انواع بویلر های فایر تیوب هستند که برای تولید آبگرم مورد استفاده قرار می گیرند.
بویلرهای واتر تیوب آبگرم
بویلر های آبگرم واترتیوب یکی از انواع بویلرهای آبگرم است که جدیدا در دنیا به صورت عمده مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از بویلر ها از انواع بویلر های واترتیوب است که برای تولید آبگرم مورد استفاده قرار می گیرند.
بویلر های واتر تیوب آبگرم دارای راندمان بالاتری از انواع دیگر بویلر های آبکرم است. در این نوع از بویلر ها آب در درون لوله ها می باشد و بنا بر قوانین استوانه های جداره نازک توان تحمل فشار بالاتری را دارند.
بویلرهای فایرتیوب آبگرم
بویلر های نوع فایرتیوب (Firetube boiler) یا «آتش در لوله» شامل لوله های فولادی بلندی هستند که گازهای داغ تولید شده در کوره ی آنها، از درون این لوله ها عبور کرده و آبی که باید به بخار تبدیل شود، اطراف آنها جریان داشته و سیرکوله می شود. این بویلرها معمولاً برای ظرفیت های پایین بخار، از 100 کیلوگرم بخار تا 30 تن بخار در ساعت و یا برای تولید آبگرم تا 16 ملیون کیلوکالری برساعت استفاده می شوند. بنا بر محدودیت های ساختی، این نوع از بویلر ها که به صورت استوانه های جدار نازک ساخته می شوند و نوعی از مخازن تحت فشار به حساب می آیند، توان تحمل فشاری بالاتر از 30 بار برای آن ها امکان پذیر نمی باشد و در صورت نیاز به ظرفیت ها و فشار های بالاتر، باید از بویلر های واتر تیوب استفاده شود.
دسته بندی بویلرهای فایرتیوب
یکی از روش های دسته بندی بویلر های فایرتیوب، بر اساس تعداد پاس های آنها (تعداد دفعاتی که گازهای داغ احتراقی از درون بویلر عبور می کنند) می باشد. محفظه ی احتراق به عنوان پاس اول بوده و پس از آن از لوله های آتش خوار به عنوان پاس های بعدی استفاده می شوند. رایج ترین نوع بویلر فایرتیوب در این گروه، واحد سه پاس می باشد که در آن از دو پاس لوله های آتش خوار استفاده شده و گازهای خروجی از پشت یا بالای بویلر خارج می شوند.
- بویلرهای تک گذر فایرتیوب
- بویلرهای دو پاس فایرتیوب
- بویلرهای کوره برگشتی فایرتیوب
- بویلرهای سه پاس فایرتیوب
- بویلر های چهار پاس فایرتیوب
بویلر های فایر تیوب به انواع وت بک و درای بک نیز دسته بندی می شوند.
مزایای بویلر فایرتیوب
- بویلرهای فایر تیوب نسبت به هزینه ساخت دارای راندمان بالایی می باشند.
- تعمیر و نگه داری این نوع از بویلرها آسان تر از نوع واترتیوب است.
- طرز کار ساده
- حمل و نقل آسان
- و…
محدودیت های بویلر فایرتیوب
یکی از محدودیت های استفاده از بویلرهای فایرتیوب این است که استفاده از سوخت های جامد در آنها با مشکلات فراوانی همراه است و معمولاً برای استفاده از سوخت های جامد به بویلر های واترتیوب رجوع می شود.
ضریب انتقال حرارت به وسیله ی جریان گاز درون لوله، کمتر از زمانی است که گاز در بیرون لوله ها جریان دارد. لذا بویلرهای فایرتیوب در ظرفیت مشابه، بزرگ تر از بویلرهای واترتیوب هستند.
به دلیل حجم زیاد آب اطراف لوله های آتش در این بویلرها، راه اندازی و وارد خط شدن آنها بیشتر از بویلرهای واترتیوب طول می کشد. در این سیستم ها کیفیت بخار تولیدی پایین است، زیرا در آنها از درام استفاده نمی شود.(درام محفظه ای است که از آن برای جدا کردن آب و بخار از یکدیگر استفاده می شود). لذا این بویلرها در مواقعی استفاده می شوند که از بخار آنها برای مصارف حساس استفاده نشود.
زمانی که قصد داریم بخار سوپرهیت تولید کنیم، بویلرهای واترتیوب برای این کار مناسب تر هستند. در بویلر های فایرتیوب نیز امکان نصب سوپر هیتر وجود دارد اما در این حالت، فضای در دسترس برای نصب سوپرهیترها محدود شده و امکان نصب آنها تنها در بین پاس های لوله های آتش خوار فراهم می باشد که در این حالت یا دمای گازها خیلی بالاست و یا خیلی پایین و نمی توان یک سوپرهیتر ایده آل را طراحی نمود. لذا در این بویلرها نصب سوپرهیتر دشوار بوده و آنها معمولاً بخار اشباع تولید می کنند (معمولاً زیر 30 بار).
در فشارهای بالا، ضخامت جدار ی موج دار کوره ی مرکزی این بویلرها (کوره کورّه گیت)، باید افزایش یابد که با بالا رفتن این ضخامت، ایجاد موج روی بدنه ی آنها دشوار می شود. این موج ها باعث کنترل انبساط حرارتی بین کوره و لوله های کوچک تر در پاس های دوم و سوم می شود. لازم به ذکر است که صفحه ی در بر گیرنده ی لوله ها، در انتهای کوره ثابت شده است و بدون این انعطاف پذیری، در زمان انقباض و انبساط، تنش های بزرگی به لوله ها و صفحه ی دربردارنده ی آنها وارد می شود. تعداد پاس های لوله ها به نظر سازنده بستگی دارد (معمولاً سه یا چهار پاس استفاده می شود).
دسته بندی بویلرهای فایرتیوب بر اساس تماس آب با پشت دیگ
این بویلرها به دو دسته کلی تقسیم می شوند: پشت تر و پشت خشک.
بویلر های فایر تیوب پشت تر wetback
در نوع پشت تر محل چرخش گازهای داغ، توسط آب پوشانده می شود. لذا گازهای داغ خروجی در این حالت بر خلاف مدل پشت خشک، با مواد نسوز تعبیه شده در انتهای بویلر، برخورد نمی کنند. در نتیجه بویلرهای نوع پشت تر مشکلات کمتری با تعمیر و نگهداری مواد نسوز داشته و راندمان بالاتری دارند.
بویلر های فایر تیوب پشت خشک dryback
این نوع از بویلر ها دارای راندمان پایین تری نسبت به بویلر های فایر تیوب پشت تر می باشند و همچنین تعمیر و نگه داری آنها هزینه ی بالاتری را طلب می کند و از این جهت ساخت این نوع از بویلر ها در دنیا رو به رسوخ است.
تقسیم بندی بویلر های فایر تیوب بر اساس تعداد گذر دود
تک پاس
نسل اول دیگ ها و بویلر های قدیمی از این نوع بوده اند که در آن ها گازهای ناشی از احتراق مسیر دیگ را یک بار طی می کند و بعد وارد دودکش می شود. این نوع دیگ از رده خارج شده و دیگر ساخته نمی شود.
دوپاس
بویلر های فایر تیوب دو پاس دارای یک کوره و یک مسیر برگشت از لوله ها می باشد. این نوع از بویلر ها دارای راندمان پایینتری نسبت به دیگر نمونه ها هستند و بیشتر در نمونه های پشت خشک (dry back) مورد استفاده قرار می گرفتند و امروزه تولید آن ها رو به اتمام است.
کوره برگشتی
بویلر های کوره برگشتی راندمان بالاتری نسبت به دیگ های دو پاس دارند و بیشتر انرژی خود را در کوره منتقل می کنند. به این نحو که با تولید آتش توسط مشعل و ورود آن به کوره، آتش دو بار مسیر کوره را در یک رفت و برگشت طی می کند و به پاس لوله ها وارد شده و از دودکش خارج می شود. این نوع از بویلر ها راندمانی بین 70 تا 80 درصد دارند. استفاده از اکونومایزر ها نیز در این نوع از بویلر ها بسیار رواج دارد که راندمان سیستم را تا 5 درصد افزایش می دهد. درباره اکونومایزر در بخش بعد توضیحات بیشتری آورده خواهد شد. این نوع از بویلر به ندرت برای تولید بخار مورد استفاده قرار می گیرند و بیشتر برای تولید آبگرم از آن ها استفاده می شود.
سه پاس
بویلر های فایر تیوب سه پاس رایج ترین انواع بویلر های فایر تیوب می باشد که با راندمانی تا 86 درصد، مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از بویلرها با سه مسیر رفت و برگشت، آتش را هدایت می کنند تا انرژی خود را به آبی که در اطراف آن وجود دارد منتقل سازد. در بویلر های سه پاس از سه نوع کوره استفاده می شود. کوره معمولی، کوره هوپ دار و کوره کورّه گیت.
چهار پاس
این نوع از بویلر ها مشابه بویلر های سه پاس عمل می کنند با این تفاوت که یک مسیر لوله به مسیر های آن اضافه شده است. بویلر های فایر تیوب چهار پاس صرفه اقتصادی ندارند و هزینه تولید آن نسبت با دیگ های سه پاس در مقایسه بین راندمان های آن ها و هزینه تولید، توجیه پذیر نیست و استفاده از اکونومایزر به صرفه تر از تولید بویلرهای چهار پاس می باشد.
اکونومایزر در دیگ های آبگرم
معمولا دمای دود خروجی از دودکش دیگ های آبگرم، بالاتر از 150 درجه می باشد که این دود به فضای محیط وارد می شود و در حقیقت اتلاف حرارتی به حساب می آید. با استفاده از یک نوع مبدل حرارتی در این مسیر، که در درون لوله های آن، دود و در خارج آن (در پوسته) آب ورودی بویلر وجود دارد می توان از این انرژی در حال اتلاف استفاده کرد. به این دستگاه اکونومایزر بویلر گویند.