بویلر(دیگ بخار)
بویلر (boiler)
(یا همان دیگ) وسیله ایست که در آن سیال عامل (معمولا آب) گرم شده و یا به نقطه ی جوش خود می رسد. بویلر یک مخزن تحت فشار است که سیال در آن به درجه حرارت مورد نظر رسیده و مورد استفاده قرار می گیرد.
بویلر ها معمولا برای تولید بخار و آبگرم تولید می شوند.
رایج ترین نوع دسته بندی بویلر ها ، بویلر های فایر تیوب و بویلر های واتر تیوب می باشد .
بویلر ها به صورت زیر به کلاس های مختلفی تقسیم می شوند:
1- از نظر محل کاربرد:
تولید برق، حمل و نقل (لوکوموتیو)، گرمایش، پخت مواد، استریل کردن مواد و ...
2- از نظر فشار کاری:
فشار پایین تا متوسط، فشار بالا و فشارهای فوق بحرانی.
مقادیر عددی مربوط به این دسته بندی با توجه به نوع بویلر ها و خانواده آنها متفاوت است.
3- با توجه به محل تولید شدن بخار (درون لوله های بویلر یا خارج از لوله ها):
به دو دسته water tube و fire tube تقسیم می شوند. در نوع فایرتیوب، بخار در بیرون لوله ها تشکیل می شود و گازهای داغ ، درون لوله ها حرکت می کنند اما در بویلرهای واترتیوب ، بخار درون لوله های بویلر تشکیل شده و گازهای داغ در خارج از لوله ها حرکت می کنند. در صورتی که بویلر برای تولید آبگرم باشد نیز به همین منوال عمل می شود.
4- از نظر نوع سیرکولاسیون سیال:
سیرکولاسیون طبیعی، یک طرفه ی اجباری و ترکیبی.
این دسته بندی بیشتر در مورد بویلرهای water tube کاربرد دارد. در صورت استفاده از سیرکولاسیون طبیعی هزینه ای برای سیرکولاسیون سیال درون لوله های بویلر پرداخت نمی کنیم. از روش های ترکیبی برای اطمینان از سیرکولاسیون درون لوله ها استفاده می شود. از روش یک طرفه ی اجباری زمانی استفاده می شود که درون بویلر درام قرار ندارد.
5- از نظر روش احتراق
6- از نظر نحوه ی ساخت:
بویلرها از این نظر به دو دسته ی ساخته شده در محل (field-erected) و ساخته شده در کارخانه (workshop-assembled) تقسیم می شوند. صنایع بزرگ و بخش هایی مثل نیروگاه ها، معمولاً از دسته field-errected استفاده می کنند. بویلرهای کوچک fire tube با ظرفیت تا 30 تن در ساعت به صورت ساخته شده در کارخانه می باشد. بویلرهای water tube نیز با ظرفیت های بالایی که دارند، به هر دو صورت ساخته شده در کارخانه و ساخته شده در محل موجود می باشند. لازم به ذکر است که تصمیم گیری در مورد نحوه ی ساخت بویلرها، بر اساس هزینه و توانایی انتقال آنها صورت می گیرد.
7- از نظر نوع سوخت مصرفی:
سوخت جامد، مایع و گاز
بویلر ها معمولا برای گرم کردن و یا جوشاندن آب مورد استفاده قرار می گیرند.
اگر بویلر برای گرم کردن آب مورد استفاده قرار گیرد به آن دیگ آب گرم گفته می شود و اگر برای جوشاندن آب و تولید بخار باشد به آن دیگ بخار می گویند.
بویلر های بخار خود به دو دسته بویلر بخار فایرتیوب و بویلر بخار واترتیوب تقسیم می شوند.
دیگ های آبگرم بیشتر در سیستم های تاسیساتی ساختمان و برای گرمایش محیط مورد استفاده قرار می گیرند اما بویلر های بخار با تولید بخار در ظرفیت ها و فشار های کاری مختلف ، در مکان های بسیاری استفاده می شوند از جمله:
- ساختمان برای سیستم گرمایش و سرمایش (تعذیه انرژی چیلر جذبی)
- سالن رنگ رزی
- صنایع مواد غذایی (پخت مواد ، تخمیر نان و ...)
- چرم سازی
- در استخر (سونا ی بخار)
- در عملیات Curing بتن
- اتوکلاو
- نیروگاه (برای به حرکت در آوردن توربین بخار و تولید برق)
- صنایع پتروشیمی
- و ...
در قدیم نیز از بویلر های بخار برای راه اندازی لوکوموتیو ها استفاده می شده.
مبنای تعیین ظرفیت دیگ در سه نوع آبگرم یا آب داغ و یا بخار توان گرمایش آنها برحسب BTU / HR یا KCAL / HR و یا KW است. برای دیگ های بخار به غیر از توان حرارتی تعیین عامل دیگری همچون توان تولید بخار در ساعت بر حسب KG / HR یا LB / HR نیز ملاک انتخاب قرار می گیرد. همچنین برای دیگ های بخار به کارگیری واحدی چون BHP (اسب دیگ) بسیار رایج است. به طور کلی برای دیگ های پرظرفیت واحد BHP کاربرد بیشتری دارد . در هر حال هر BHP معادل 475 BTU / HR و 9.81 KW است که بر این اساس می توان انتظار داشت که دیگی با قدرت 1BHP تحت فشار 15PSI توان تولید 34.5 پوند بخار در ساعت را داشته باشد.
درصد تلفات در دیگ های بخار از طریق دودکش تشعشع و هدایت بدنه و زیر آب کشی به ترتیب در حدود 15 و 4 و 3 درصد است.
تعیین ظرفیت دیگ :
BTU/ HR دیگ =BTU /HR گرمایش + BTU / HR آبگرم ×1.2
1.2 = 20 درصد به عنوان میانگین تلفات دیگ
تخمین ظرفیت دیگ :
به ازای هر 1000 فوت مربع 1 BHP یا 33520 BTU /HR :
با ظرفیت کم برای مصارف تجاری و مسکونی :
67000 ــ 3400000 BTU / HR معادل 2ــ100 BHP
با ظرفیت متوسط برای مصارف تجاری و صنعتی کوچک :
2500000 ــ 1000000 BTU / HR معادل 100 ــ300 BHP
با ظرفیت زیاد برای مصارف تجاری و صنعتی بزرگ :
10000000 ــ 335000BTU / HR معادل 300 ـ 1000 BHP
یکی از روش های تخمین ظرفیت دیگ استفاده از رابطه زیر است :
Q=A×(H/3)×550
M2 مساحت ساختمان A=
BTU / HR ظرفیت تقریبی دیگ Q =
M ارتفاع ساختمان H =
شرکت فنی مهندسی فرنام انرژی