بویلر یا دیگ بخار مجموعهای از لولهها است که از آنها برای انتقال گرمای تولیدی توسط فرایند احتراق به سیال استفاده میشود و در نهایت آب داغ یا بخار آب تولید میشود. در مرحله بعد، بخار یا آب داغ تولید شده، فشرده میشوند و برای کاربردهایی مانند گرمایش و تولید توان از آن استفاده میشود. بویلرها کاربرد بسیار زیادی در نیروگاهها دارند. برای مثال دو نمونه از بویلرهای صنعتی در شکل زیر به تصویر کشیده شدهاند.
این مطلب به صورت مفهومی، بویلر و اجزای مختلف آن را مورد بررسی قرار میدهد. بویلر یکی از اجزای بسیار مهم نیروگاه تولید توان است و کاربرد زیادی در مهندسی مکانیک دارد. در ادامه مطلب، انواع بویلر یا دیگ بخار با توجه به معیارهای گوناگون، معرفی میشوند.
بویلر یا دیگ بخار چیست؟
همانطور که اشاره شد، بویلر، مجموعهای از لولهها است که در آن به آب و یا سایر سیالات گرما داده میشود و در نهایت بخار یا بخار آب تولید میشود. این فرایند نیاز به انرژی و حرارت دارد که این حرارت میتواند از طریق احتراق سوختها، انرژی برق و یا انرژی هستهای تامین شود. همچنین بویلر یکی از اجزای اصلی نیروگاه بخار است و در کنار توربین، پمپ و سایر توربوماشینها، نقش اساسی را برای تولید توان در نیروگاه ایفا میکند.
سیستم آب تغذیه
به صورت کلی سیستم آب تغذیه، آب مورد نیاز مجموعه را فراهم میکند و این آب را برای دستیابی به بخار کافی، به صورت خودکار تنظیم میکند. همانند بخش قبل، در این بخش نیز تعداد زیادی از شیرهای کنترل به منظور نمایش اطلاعات در هر لحظه و بهبود فرایند تعمیر و نگهداری تجهیزات، استفاده شد.
گرمکنهای آب تغذیه، گرمای اضافی و خروجی بخار را برای پیش گرمایش آب تغذیه بویلر استفاده میکند. پیش گرمایش آب تغذیه بویلر، بازده مجموعه را از طریق کاهش انرژی مورد نیاز برای تبدیل آب به بخار، افزایش میدهد.
آب تغذیه بویلر معمولا حاوی اکسیژن محلول است که از نشتی موجود درون کندانسور و پمپ ناشی میشود. این اکسیژن باعث ایجاد خوردگی و آسیبهای بسیار زیادی در بخشهای مختلف بویلر میشود. دی اریتور در واقع به صورت مکانیکی و با عبور دادن بخار از گرمکن آب تغذیه، اکسیژن را از محلول خارج میکند.
این فرایند یعنی پیش گرمایش و خارج ساختن اکسیژن در تعدادی از بویلرهای صنعتی با استفاده از مخزن condensate نیز انجام میشود. به صورت کلی میتوان گفت که دی اریتور در سیستمهای بزرگ کاربرد زیادی دارد. همچنین سیستم condensate که سیستم نسبتا ارزانتری است، برای بویلرهایی مناسب است که بارها آب برای چگالش بازگردانده میشود. در واقع با توجه به اینکه آب بازگردانده شده درصد اکسیژن کمتری وجود دارد، استفاده از سیستم condensate اقتصادیتر است.
آخرین عضو سیستم آب تغذیه مجموعه بویلر یا دیگ بخار، اکونومایزر است. اکونومایزر یک ابزار بسیار مناسب برای افزایش بازدهی سیستم است. این اکونومایزر گرما را از گاز موجود در خروجی دریافت میکند و بخار را با استفاده از آن گرم میکند. این موضوع بازدهی بویلر را افزایش میدهد. آب تغذیه از طریق اکونومایزر وارد بویلر میشود و به شکل بخار به سمت «درام بخار» (Steam Drum) حرکت میکند.
به صورت کلی درام وظیفه جدا کردن آب و بخار از یکدیگر را به عهده دارد. درام پایین، mud drum نامیده میشود. این درام یک محفظه در پایین بویلر را تشکیل میدهد که آب را تنظیم میکند و رسوبات و یا محصولهای خوردگی را جمعآوری میکند. این محصولها در مراحل بعدی جمعآوری میشود. توجه شود که فرایند انجام شده در mud drum در بخش قبل با استفاده از نام مخزن زیر آب مورد بررسی قرار گرفت.
سیستم بخار
سیستم بخار وظیفه حرارت دادن به آب و تولید بخار از آب تغذیه را به عهده دارند. علاوه بر این، سیستم بخار، وظیفه کنترل کردن میزان بخار تولید شده در بویلر را نیز بر عهده دارد. بخار تولیدی، در نهایت از درون یک سیستم پایپینگ عبور میکند. در این مجموعه، فشار بخار با استفاده از گیجهای فشار بخار در زمانهای متناوب کنترل میشوند.