✅ بویلر چیست؟ کاربرد و طرزکار بویلر بخار در صنایع مختلف

بویلر بخار (steam Boiler) یا همان دیگ بخار عبارت است از یک مخزن بسته که در آن بخار آب بوسیله گرمای ناشی از احتراق سوخت جهت استفاده در بیرون از آن ایجاد می گردد. درون بویلر بخار شامل دو بخش یعنی بخش حریق و بخش آب می باشد. سطح گرمایی بویلر بخار به مجموع همه سطح های در بخش حریق دیگ بخار اطلاق می شوند. تمام بخش‌های داخلی و زیر فشار یک بویلر بخار از آلیاژهای آهنی ساخته می گردند. فروش بویلر بخار از نظر نوع جنس به دو مدل چدنی و فولادی تقسیم‌ بندی می گردند. بویلر بخار چدنی برای ایجاد بخار کم فشار ساخته می‌شود اما اکثر دیگ‌های بخار و بویلر آبگرم از نوع فولادی می باشند. در این بخش از سایت آراد بویلر به معرفی این دستگاه صنعتی می پردازیم.

تاریخچه بویلر

استفاده از بویلر بخار در طول تاریخ: جیمز وات اختراع کننده اسکاتلندی که اکثر زمان ها از وی تحت عنوان اختراع کننده ماشین بخار یاد می‌شود چهره اصلی انقلاب صنعتی می باشد. وات در اصل او‌لین آفریننده ماشین بخار نمی باشد. هرواو آلکساندریا در قرن یک میلادی ابزارهای مشابهی را ابداع نموده بود و در سال 1698 توماس ساوری توانست ماشین مشابهی را به ثبت برساند که برای تلمبه کردن آب از آن استعمال می شد و همینطور در سال 1712 توماس نیوکومن مدل توسعه یافته‌تری از آن را به ثبت رساند. با وجود این ماشین ساخته شده به وسیله نیوکومن عملکرد بسیار پایینی داشت و آن را تنها برای بیرون کردن آب از معادن زغال‌ سنگ به کار می‌گرفتند.

وات با اینکه تنها یک دوره کارآموزی یک ساله را در زمینه ابزارسازی گذرانده بود اما از استعداد نوآوری و ابتکار فراوان برخوردار بود. او در سال 1764 زمانی که سرگرم تعمیر یک مدل از ماشین‌های نیوکومن بود به ماشین بخار علاقه‌مند شد. وات در ماشین اختراعی نیوکومن چنان اصلاحات ارزنده و مهمی به کار گرفت که می‌توان او‌ را اختراع کننده اولیه ماشین بخار نامید. او‌لین تغییر ‌و تحول مهم وات که آن را در سال 1769 به ثبت رسانید افزودن یک محیط غیر وابسته تراکم بخار بود.

وی همینطور با عایق‌بندی، سیلندر بخار را جدا از هم کرد و در سال 1782 ماشین دو طرفه را نوآوری نمود. تمام این‌ها همراه با چندین فقره تغییرات و اصلاحات کوچک‌تر به کاربرد بیشتر ماشین‌های بخار ختم شد. این ازدیاد عملکرد عملا به معنی فرق در بین یک ابزار حرفه ای ولی تقریبا غیر قابل استفاده با وسیله‌ای با توان صنعتی بسیار بود. وات با ابتکار چندین چرخ ‌دنده حرکت تناوبی موتور را در سال 1781 به حرکت دورانی تبدیل کرد و با به کارگیری از این ابزار بر موارد به کارگیری از موتور بخار به صورت چشمگیری افزوده شد.

وات که خود استعداد لازم در شغل های تجاری را نداشت، در سال 1775 به همراه ماتیو بولتون که مهندسی خبره و معامله ‌گری کارکشته بود شرکتی را تاسیس کردند که پس از 25 سال از آن کمپانی (وات – بولتون) تعداد بسیاری موتورهای بخاری ساخته و به بازار ارائه شد و در انتها ثروت فراوانی نصیب آن ها گردید. با اینکه در اختراعات دیگری در انقلاب صنعتی نقش داشته‌اند اما هیچ ‌یک از آن ها به تنهایی نمی‌توانستند برای انقلاب صنعتی کارساز باشند.

گذشته از آن در حالی که از نیروی باد و آب برای حرکت دادن چرخ آسیاب‌ها بکار گرفته می شد اما مرجع اصلی نیرو همیشه قدرت و نیروی بشر بود. بکارگیری از این عامل ظرفیت تولید صنعتی را به کلی محدود می کرد. با ابتکار بویلر بخار این محدودیت بر طرف شد. بعد از آن انرژی بسیار زیادی برای ساخت در دسترس بود و مرتبا نیز به میزان آن افزوده می شد.

انواع دیگ های بخار

نوع ساختمان دیگ ها را می شود به ترتیب پایین گروه بندی نمود:

دیگ چدنی در واقع واحدهای گرمایش با فشار کمتری می باشند که قطعات فشاری آن بوسیله ریختگری از چدن، برنج یا برنز ساخته می شوند. بویلر بخار را بیشتر بر اساس روشی که محیط های ریخته گری شده آن برهم سوار می گردد دسته بندی می‌کنند. این محیط ها بوسیله پستانک های فشاری، کارخانه های خارجی و پستانک پیچی به همدیگر محکم می گردند. سه مثال از دیگ های چدنی عبارتند از:

1. بویلر بخار پره ای عمودی که پره های آن بصورت عمودی روی هم قرار گرفته و بوسیله پستانک های پیچی یا فشاری به یکدیگر وصل می شوند.
2. بویلر بخار پره ای افقی که پره ها بطور افقی پهلوی هم قرار می گیرند. در این حالت نحوه قرارگرفتن پره ها نسبت به هم مانند پشت سر هم قرار گرفتن برش هایی از یک قالب نان مکعب مستطیلی می باشد.
3. بویلر بخار چدنی کوچک که با ریخته گری بصورت یک دست ساخته می شوند که در گذشته جهت تنظیم آب گرم بکار می رفتند.

بویلر بخار فولادی می‌تواند از گونه پر فشار یا اینکه کم فشار باشد که امروزه بطور معمول از ساختمان جوشی برخوردار می باشند. این دیگ ها به مجموعه های پایین تقسیم می گردند:

1. دیگ لوله دودی که در آن ها محصولات احتراق از درون لوله ها عبور می نمایند در حالیکه آب پیرامون لوله ها را در بر می گیرد.
2. دیگ لوله آبی که در آن ها آب از درون لوله ها و محصولات احتراق از حریم آن ها عبور خواهد کرد.

دیگ های لوله دودی بطور معمول تا گنجایش 70000lb/hr و تا فشار 300psig ساخته می گردند. در وضعیت فراتر از این حدود، دیگ های لوله آبی مورد استفاده قرار می گیرند. دیگ های لوله دودی به دیگ های پوسته ای نیز معروفند که در اینجا آب و بخار آب داخل پوسته محبوس هستند. بویلر بخار حجم بخاری را که دیگ قادر است تولید کند محدود می نماید. در رابطه با فشار پوسته های بزرگ، ضخامت بسیار زیادی را احتیاج خواهد داشت و این موضوع ساخت آنان را گران می‌کند.

اساس کار بویلر چیست؟

اساسا یک بویلر بخار با دریافت انرژی حاصل از سوخت در قسمت کوره (Furnace) یا محیط احتراق، و انتقال آن به سیال درون پوسته (Shell) سبب افزایش تدریجی دما و انرژی داخلی سیال مورد نظر می گردد. ولی لازم به ذکر می باشد که در برخی از بویلر بخار از جمله بویلرهای نیروگاهی ساختار فنی کمی متفاوت میباشد و پوسته تنها در قسمت های معینی مانند درام ها موجود است و همچنین دیگر بویلرها مانند (بویلر فولادی – بویلر آبگرم) و دیگ های روغن داغ نیز از شکل ویژه ای برخوردار هستند.

جداره یا پوسته در بویلرهای ساده مانند دیگ بخار و دیگ روغن داغ از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد چرا که اصولا میبایست از توان تحمل فشار های داخلی برخوردار باشد. در اکثر بویلرهای گرمایشی سوخت به وسیله تجهیزات احتراقی دستگاه در محیط احتراق یا کوره دیگ سوزانده می شود و گرمای حاصل از آن به نحوی به قسمت جذب کننده منتقل می گردد و این تحت عنوان یک سیکل دائمی در درون بویلر تا زمان خاموشی ادامه می یابد.

در اکثر موارد بویلر بخار بیشتر با حرارت و حریق مستقیم سر و کار دارند ولیکن بویلر بخار در برخی موارد مانند بویلرهای بازیافت حرارتی (هیت ریکاوری بویلرها) به طوری ساخته می شود تا بتواند حرارت خروجی یک دستگاه پر قدرت مانند توربین های گازی را استفاده نماید تا به اصطلاح بازیافت حرارتی ایجاد شود. بویلر بخار اساسا علاوه بر اینکه شامل ساختمان مکانیکی مشخصی است، برای کارکرد مستمر و خودکار نیازمند مدار فرمان و تجهیزات کنترلی نیز است.

• بر اساس استاندارد BS-2790، ASME و استاندارد ملی 4231 ایران.
• اطلاعات جدول فوق بر اساس فشار کاری 10 بار، فشار طراحی 11 بار و فشار تست 5 بار می باشد.
• فلنجهای استفاده شده برای فشار 10 بار و 16 بار به ترتیب PN16 و PN25 می باشد.

اجزای تشکیل دهنده دیگ بخار

سیستم‌های سه گانه تشکیل دهنده بویلر؛ به صورت کلی می‌توان گفت که یک سیستم بویلر از سه بخش تشکیل شده است.

بخش اول

سیستم آب تغذیه

بخش دوم

سیستم بخار

بخش سوم

سیستم سوخت است

یکی از اجزایی که در بویلر وجود دارد، مخزن زیر آب (Blow down Tank) است. شیر این مخزن، توسط اپراتور بویلر باز می‌شود و مقداری از آب پر از املاح از انتهای بویلر تخلیه می‌شود.

در واقع هدف از اینکار این است که درصد املاح موجود در آب درون بویلر به اندازه‌ای که بویلر بر اساس آن طراحی شده، تنظیم شود تا وقتی تبخیر آب صورت می‌گیرد این املاح در بویلر ته نشین و باعث خرابی قسمت‌های مختلف آن نشود. در نهایت مقدار آب کاهش یافته توسط مخزن زیر آب، توسط آب ورودی که املاح کمتری دارد، تامین می‌گردد.

کاربرد بویلر در صنایع مختلف

بویلرهای بخار هم مانند دستگاه بخارشور کاربردهای مختلفی در صنایع دارند که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد:

بویلر بخار برای حرارت دادن:

بخار به صورت معمول در فشاری بیش تر از فشار اطراف ایجاد می گردد. این بدین معناست که می توان از بخار برای تجهیزاتی که نیاز به فشار فراتر از 0MPaG و دمای فراتر از 011° C دارند بهره برد. صنایع غذایی، پالایشگاه ها، تصفیه منازل و کارخانه های شیمیایی به صورت معمول از این گونه بخار در فرآیند خویش استفاده مینمایند. بخار اشباع گردیده تحت عنوان منشاء حرارتی برای راکتورها، مراحل انتقال حرارت مایع، پیش گرمایش احتراق، گرمکن ها و دیگر گونه های تجهیزات انتقال حرارت به کار گرفته می‌شود.

بویلر بخار برای نیروی محرکه:

بخار بیشتر تحت عنوان یک نیروی محرک مانند توربین های بخار، لوکوموتیوها و کشتی ها به کار گرفته میشده. توربین بخار یک قسمت ضروری از تجهیزات ایجاد برق است. برای اینکه عملکرد و بازدهی ارتقا یابد می بایست فشار و دمای بیشتری از بخار تولید کرد. بعضا نیروگاه های ساخت برق بخار با فشار و دمای 25MPa abs (3625 psia), 610°C در توربین ها تولید می‌نمایند که بخار فوق داغ معمولا در توربین های بخار استفاده می‌شود.

بخار برای حرارت دهی پایین:

استفاده از بخار برای حرارت دهی پایین 011°C در سالیان اخیر رشد بسیاری کرده. با تهیه فشار بخار اشباع گردیده و ایجاد خلا و کاهش فشار میتوان دمای بخار را تغییر بخشید و آن را کاهش داد و در نهایت به دمای منظور رسید. ولی در این‌ شیوه یک پمپ دائما همراه با سیستم بکار گرفته می‌شود تا فشار را تغییر دهد. در مقایسه با سیستم گرمایشی آب داغ این سیستم سریع تر است.

بویلر بخار برای اتمیزه کردن:

اتمیزه کردن به معنای پودر کردن مایع یا این که ریز ریز کردن آن می‌باشد. مثلا در برخی مشعل ها بمنظور کارآیی بیشتر و مقدار آلایندگی هیدروکربن کمتر، بخار را در سوخت تزریق می کنند. دیگ های بخار و مولدهایی که از سوخت مایع برخوردار هستند از این راه برای کاهش ویسکوز سوخت و پودر شدن آن در هوا استفاده می نمایند تا آلایندگی خروجی کاهش یابد.

تمیز کردن و پاکسازی سطوح:

بویلر بخار برای پاک سازی انواع سطوح به کار گرفته می شود. خوب است بدانید برای نظافت کردن لوله های بویلر بخار و دیواره کوره از بخار استعمال می‌شود که سبب ساز بیش تر شدن کارآیی و گنجایش آن خواهد شد. لازم است بدانید که دیگ بخار برای خشکشویی ها نیز کاربرد متعددی دارد.

مرطوب کردن هم‌زمان با گرما:

در مواردی هم از بخار برای افزودن رطوبت هم زمان با ساخت گرما به کار گرفته می‌شود. مثلا بخار برای رطوبت دهی در ساخت برگه به کار گرفته می شود، طوری که آن صفحه روی غلطک هایی با سرعت بالا حرکت می نماید فارغ از اینکه پاره شود. دیگر کاربرد در پلت میل می باشد. پلت میل ها بیش تر غذای دام را به طور قرص یا این که ساچمه تولید می‌نمایند. با تزریق بخار برای حرارت دادن و افزودن رطوبت به مواد در بخش موقعیت دهی فرآیند تبدیل انجام خواهد شد. از بخار کم فشار در سیستم های تهویه مطبوع و گرمایشی نیز به استفاده می شود، خصوصا در مناطقی که آب و هوای سردی دارند. از بخار برای تولید طعام به استفاده می‌کنیم زیرا روش بسیار مفید انتقال حرارت می باشد.

تجهیزات وابسته به بویلر

داشتن امکانات جانبی مطلوب و طراحی اصولی خطوط و تجهیزات در یک دیگ بخار سبب ارتقا عمر دیگ خواهد شد.

امکاناتی که در دیگ های بخار مورد استفاده قرار می گیرد به شرح زیر می باشد:

سختی گیر: جهت حذف رنج های رسوب گذار در دیگ بخار

دی اریتور: جهت حذف گازهای محلول در آب مانند اکسیژن و دی اکسید کربن، عملکرد دی اریتور در دیگ بخار بسیار مهم است.

کندانس: به جهت گردآوری کندانس بخار برگشتی و هدایت این کندانس به دی اریتور جهت اکسیژن زدایی

پکیج تزریق مواد شیمیایی: به دلیل تزریق مواد شیمیایی مطلوب جهت از بین بردن اکسیژن باقیمانده در آب و تزریق مواد معلق کننده رسوب و تزریق مواد جهت نگهداشتن PH آب در توا‌ن مناسب

تانک بلودان: جهت مهار کردن آب تخلیه گردیده از بویلر بخار و خنک کردن این آب و هدایت آن به سیستم فاضلاب

امکانات نمونه برداری: جهت نمونه برداری آب از دیگ و سایر بخش های مورد نیاز و خنک کردن آن

مخزن سوخت روزانه: برای ذخیره کردن موقت سوخت و بیشتر کردن فشار در مکش کردن پمپ

حجم مخازن نقل شده و سایز نازل های مربوطه و همچنین پیاده سازی مکانیکال این مخازن با پباده سازی Piping و شرایط سایت امکان پذیر بوده و کارخانه آراد توانایی تامین، نصب و راه اندازی موارد ذکر شده را بصورت پروژه های اصلی در اختیار دارد.

فرق بویلر و دیگ بخار:

دیگ بخار و بویلر هر دو یک مخزن سربسته هستند که وظیفه تولید بخار و آب گرم را به عهده دارند، این دو نمونه از نظر کارایی هیچ گونه تفاوتی با یکدیگر ندارند، تفاوت این دو نمونه تنها در میزان خروجی آنها می باشد و البته ممکن است که در میان حرارت تولیدی هم با یکدیگر متفاوت باشند.

دیگ بخار توانایی دارد تا حجم مشخصی بخار را روزانه تولید نماید، البته بویلر ها به دلیل قدرت بالا می توانند بخار و آب گرم بیشتری را تولید نمایند که این برای شرکت ها و کارخانه های بزرگ صنعتی مناسب می باشد و کاربرد دارد. در بازار ها و در میان مصرف کنندگان همواره بویلر را همان دیگ بخار می دانند، پس بدانید که بویلر و دیگ بخار هر دو یک وسیله هستند که با نام های مختلفی شناخته می شوند.

بویلر خیاطی یا دیگ بخار خیاطی

بویلر یا دیگ بخار خیاطی یک وسیله است که در صنعت خیاطی برای ایجاد بخار استفاده می‌شود. اصطلاح “بویلر” به معنای یک دستگاه یا تجهیز برای تولید بخار است و در اینجا به منظور تولید بخار برای اتوکشی و اصلاح پارچه‌ها در صنعت خیاطی استفاده می‌شود.

بویلر خیاطی عموماً از نوع بویلرهای بخار است که آب را به صورت مایع تبدیل به بخار می‌کند و بخار تولید شده را از طریق لوله‌ها به دستگاه‌های اتوکشی یا دیگر وسایل خیاطی منتقل می‌کند. این بخار به منظور اصلاح و انتقال حرارت به پارچه‌ها استفاده می‌شود و کمک می‌کند تا پارچه‌ها به شکل صحیح اصلاح شده و اندازه و طرح دقیقی را بگیرند.

بویلرهای خیاطی معمولاً دارای ظرفیت و قدرت تولید بخار متفاوتی هستند و از تکنولوژی‌ها و طراحی‌های مختلفی برخوردارند. همچنین، برخی از بویلرهای خیاطی مجهز به کنترل‌های دما و فشار هستند تا بخار تولید شده را به طور دقیق کنترل کنند و از آسیب به پارچه‌ها جلوگیری کنند. در کل، بویلر خیاطی یک وسیله مهم و حیاتی در صنعت خیاطی است که برای اصلاح پارچه‌ها و تولید بخار استفاده می‌شود و به خیاطان کمک می‌کند تا کارهای خود را بهتر و با دقت بیشتری انجام دهند.

بویلر خشکشویی یا دیگ بخار خشکشویی

علاوه بر تولید بخار، بویلر خشکشویی می‌تواند وظایف دیگری را نیز انجام دهد. برخی از بویلرهای خشکشویی با قابلیت گرما دهی مستقیم مجهز شده‌اند که به عنوان یک سیستم گرمایشی برای دستگاه خشکشویی عمل می‌کنند.

این گونه بویلرها به طور معمول با استفاده از یک منبع سوخت مانند گاز طبیعی یا روغن سوخته می‌شوند و حرارت تولید شده را به دستگاه خشکشویی انتقال می‌دهند. بویلر خشکشویی می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد، از جمله بویلرهای آبگرم که آب را به دمای بالا برسانده و از آن برای عملیات خشک کردن استفاده می‌شود، و بویلر که آب را به بخار تبدیل کرده و بخار تولید شده را برای خشک کردن لباس‌ها به کار می‌برند.

از مزایای استفاده از بویلرهای خشکشویی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. خشک شدن سریعتر لباس‌ها: بویلر خشکشویی با تولید بخار یا حرارت مستقیم به لباس‌ها کمک می‌کند تا سریعتر خشک شوند و زمان مورد نیاز برای اتمام عملیات خشک کردن کاهش یابد.

2. کاهش مصرف انرژی: استفاده از بویلر خشکشویی می‌تواند منجر به کاهش مصرف انرژی شود، زیرا بخار یا حرارت مستقیم به جای استفاده از هوای گرم برای خشک کردن لباس‌ها به کار می‌رود. 3. بهبود کیفیت خشک کردن: با استفاده از بویلر خشکشویی، می توان لباس ها را بهتر و راحت تر خشک و اتو کرد.