تاریخچه و انواع دیگ های بخار:
همزمان با ورود بشر دوران صنعتی که با استفاده گسترده تر انسان از نیروی ماشینی در اوایل قرن هجدهم میلادی اغاز شد. تلاش های افرادی نظیر وات ، مارکیز و ... از انگلستان در ارتباط با گسترش بهره برداری از نیروی بخار و طراحی و ساخت دیگ های بخار شروع شد. دیگ های بخار اولیه از ظروف سربسته و از ورق های آهن که بر روی هم برگردانده و پرچ شده بودند و شامل اشکال مختلف کروی یا مکعب بودند ، ساخته شدند.
این ظروف بر روی دیوارهای آجر بر روی آتشی قرار داده شده و در حقیقت برون سوز محسوب می شد.
این دیگ ها در مراحل آغاز بهره برداری تا فشار حدود bar 1 تأمین می نمودند که پاسخگوی نیازهای آن دوره بود ولی به علت تشکیل رسوب و لجن در کف دیگ که تنها قسمت تبادل حرارت آب با شعله بود ، و با بروز این مشکل ، دمای فلز به آرامی بالا رفته و موجب تغییر شکل و دفرمه شدن فلز کف و در نتیجه ایجاد خطر انفجار می شد.
همزمان با نیاز به فشارهای بالاتر بخار توسط صنایع ، روند ساخت دیگ های بخار نیز تحولات بیشتری را تجربه نمود.
بدین جهت برای دستیابی به بازده حرارتی بیشتر ، نیاز به تبادل حرارتی بیشتری احساس می شد. در نتیجه سطوح در معرض حرارت با در نظر گرفتن تعداد زیادی لوله باریک که در آنها گازهای گرم جریان داشتند و اطراف آنها آب وجود دارد ، افزایش یافتند. این دیگ ها با داشتن حجمی کمتر ، راندمان مناسبی داشتند. دیگ های بخار و آب داغ در صنایع لاستیک سازی ، فیبر سازی ، غذایی ، دارویی ، نساجی ، نیروگاه ها ، نوشابه سازی ها ، مدارس ، منازل ، صنایع بهداشتی و گرمایشی برج ها و بسیاری از موارد دیگر که نیازمند بخار آب و آب داغ در یک فرآیند تولید
می باشند ، مصارف زیادی دارند.
با توجه به کاربرد وسیع دیگ و اهمیتی که دیگ در صنایع دارد ، عدم نگهداری مناسب باعث کاهش عمر و بازدهی دیگ خواهد شد و در نتیجه کاهش تولید ، اتلاف وقت و سرمایه ملی کشور را به دنبال خواهد داشت.
قطعات اصلی دیگ های بخار
دیگ های بخار شامل بدنه اصلی (Shell) و صفحه لوله ها (Tube - plate End plate) ، کوره و اطاقک برگشت دود و لوله های پاس 2 و 3 می باشد. دیگ های فوق به همراه کوره از نوع سه پاس و Wetback می باشند.
پاس اول: شامل کوره که به شبکه جلوی محفظه احتراق جوشکاری شده است.
پاس دوم: شامل لوله هایی از اطاقک برگشت به جعبه دود جلوی دیگ می باشند.
پاس سوم: شامل لوله هایی از جعبه دود جلو به جعبه دود عقب می باشند.
شعله تشکیل شده در پاس اول به صورت مخلوط هوا و مواد حاصل از احتراق در دمای بالا از لوله های پاس دوم و سوم عبور و به جعبه دود عقب وارد شده و از آنجا از طریق دودکش خارج دمی شود و در طی این مسیر آب بیشترین گرمای ممکن را از محصولات احتراق دریافت می کند.
در بدنه دیگ های بخار دریچه های دست رو و آدم رو و لایروبی وجود دارد که هر کدام دارای درب متحرک بوده و توسط واشر گرافیتی آب بندی می گردند. درب های جلو و عقب دیگ برای تمیزکاری و تعمیرات پیش بینی شده است.
لوله های پاس 2 و 3 از دو نوع لوله های معمولی (Plain Tube) و لوله های مقاوم (Stay Tube) تشکیل شده اند که لوله های معمولی با روش اکسپندکاری انتهای لوله ها آب بندی شده و دو سر لوله های مقاوم به صفحه لوله ها جوشکاری می گردند. بعد از اتمام کلیه مراحل جوشکاری در ساخت و قبل از انجام عایق دیگ را تحت آزمایش هیدرواستاتیک قرار می دهند. بدین صورت که دریچه های آدم رو و دست رو را باز کرده و داخل دیگ را کاملاً شستشو می نمایند و بعد از بستن و آب بندی کردن درب ها ، دیگ را پر از آب و هواگیری نموده و فشاری تا 5/1 برابر فشار طراحی دیگ به آن اعمال می نمایند. سپس تمام قسمت های دیگ را با دقت کامل کنترل کرده تا از عدم وجود نشت در قسمت های مختلف آن بخصوص از محل لوله های اکسپند شده اطمینان حاصل نمایند. جهت تخلیه آب دیگ بایستی حوضچه یا مخزنی در نزدیکی شیر تخلیه آب ایجاد گردد حوضچه فوق پر از آب بوده و قسمت بالای آن به چاه راه داشته باشد و لوله تخلیه دیگ جهت خفه شدن بخار به داخل حوضچه هدایت گردد و دریچه حوضچه می بایستی به طور متحرک پوشانیده شود.
(نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است )
شکل شماره 1:
1. بدنه اصلی بویلر 2. کوره بویلر 3. لوله های دود پاس اول
4. لوله های دود پاس دوم 5. محفطه احتراق 6. اتاق دود
7. اتاق دود پشتی 8. شاسی تغذیه آب 9. پوسته
10. مشعل 11. پمپ تغذیه 12. ورودی شیر تک ضرب
13. شیر خروج بخار 14. سوپاپ اطمینان 15. لوله کنترل
16. شیر تکضرب تخلیه 17. مجموعه ابزار دقیق 18. پرشر سوئیچ
19. مانومتر
(نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است)
شکل شماره 2:
1. مشعل 2. شیر اطمینان 3. شیر اصلی بخار
4. قلاب حمل 5. شیر هواگیری 6. فشارسنج
7. در لولائی جلو 8. آب نما 9. کنترل دوبل سطح آب
10. کنترل سطح پایین آب 11. پرشر سوئیچ قطع 12. پرشر سوئیچ وصل
13. چک ترموستات اگزوز 14. تابلو کنترل برق 15. چک والو تغذیه
16. دیسک والوبین فلنج 17. پمپ تغذیه 18. شیر آزمایش
19. دریچه آدم 20. دودکش
شیر آبنما WATER CLASS GAUGE در دیگهای بخار
در دیگ های بخار دو شیشه آبنما در سمت چپ ، پهلوی یکدیگر قرار گرفته اند که هر یک شامل قطعات زیر می باشند :
1- شیر آب
2- شیر بخار
3- شیر تخلیه
4- شیشه حفاظت
5- صفحه پشت آبنما برای دید بهتر
سطح آب باید در وسط شیشه آبنما قرار گرفته باشد.
آبنما باید هر روز از آب خالی شده و مقدار آن از لحاظ رسوب گیری چک شود برای این منظور از طریق زیر عمل می کنیم.در حال کار شیربخار که در بالا و شیر آب که در پائین قرار دارد باز هستند و شیر تخلیه بسته است.شیر بخار را بسته و تخلیه را آهسته باز می کنیم می گذاریم آب برای چند ثانیه تخلیه شود و بعد آن را می بندیم. شیر بخار را باز می کنیم آن هم برای چند ثانیه شیر تخلیه را بسته و شیر آب را باز می نماییم تا آب در سطح معمول خود که وسط لوله است قرار بگیرد.
مشعل BURNER
مشعل بویلر ها بر حسب سفارش می تواند از نوع روتاری کپ یا جت باشد و در هر حال قابلیت استفاده از سه نوع سوخت ( گاز ، گازوئیل ، مازوت) را دارا خواهد بود.
پرشر سوئیچ PRESSURE SWITCH
در دیگ های بخار در جعبه کنترل دو پرشر سوئیچ قرار دارند که یکی از نوع
ON/ OFF و دیگری از نوع LIMIT سوئیچ است که در صورت بالا بودن فشار از حد تعیین شده مشعل را خاموش می کند و در دیگ های آب داغ فقط پرشر سوئیچ ON/ OFF وجود دارد.
جعبه کنترل CONTROL BOX
بر روی جعبه قطعات مختلفی قرار دارد که هر یک بصورت زیر است :
- تایمر اصلی دیگ
- کنتاکتورها
- رله های شیشه ای
- فیوزها
- خاموش و روشن شدن ON/ OFF
این کار بوسیله علائمی که از پرشر سوئیچ و یا دستگاه کنترل سطح آب می رسد اجرا می شود.
- سوئیچ خاموشی قطعی LOCK OUT
در مواقعی که فشار بالا رفته باشد و یا سطح آب خیلی پائین آمده باشد زنگ خطر بصدا در آمده و چراغ قرمز مربوطه روشن می شود. مشعل خاموش شده و باید بعد از رفع اشکال بطور دستی با فشار دادن دکمه (RESET ) روی جعبه کنترل مشعل را وارد مدار کرد.
- سوئیچ خاموش کردن زنگ خطر MANUL / AUTO
این سوئیچ زنگ خطر را خاموش می کند ولی بعد از رفع اشکال بطور اتوماتیک فعال شده و احتیاج به آماده شدن و برگشت ندارد اگر سوئیچ بر روی اتومات قرار بگیرد مشعل در ابتدا با شعله کم کار می کند تا بویلر گرم و آماده شود و علاماتی را از پرشر سوئیچ می گیرد بعد از تکمیل و بالا آمدن فشار خود بطور اتوماتیک به شعله بلند خواهد رفت.
این عمل باید هر روز انجام شود تا از هر گونه رسوب گیری در دستگاه کنترل جلوگیری شود زیرا اگر رسوب بوجود آید کنترل سطح آب عمل نکرده در صورت کمبود آب به لوله ها و کوره احتراق و کلاً به بویلر ضرر خواهد رساند.
باید توجه شود که آلارم های کنترل سطح آب بایستی هر هفته یک بار چک شوند و این کار در دیگ هی آب داغ صرفاً از کنترل سطح آب بصورت لول سوئیچ استفاده می شود.
دستگاه نمونه برداری
این دستگاه جهت برداشت روزانه نمونه آب بر روی بویلر می باشد. و لازم است که هر روز نمونه ای از آب بویلر برداشته شده و سختی آب بطور دستی و بوسیله شخص مسئول بررسی گردد.
چون کیفیت آب داخل بویلر بسیار مهم است برای جلوگیری از تعمیرات اضافه و رسوب گیری و خطرات دیگر به آب بویلر از لحاظ کیفیت و کمیت توجه زیادی باید نمود و دستگاههای مربوطه در کیفیت خوب نگهداری گردند.
پمپ آب (FEED PUMP)
بویلرها معمولاً دارای یک پمپ تغذیه از نوع سانتری فیوژ چند مرحله ای می باشند که می تواند یک پمپ یدکی هم همراه بویلر نصب گردد پمپ ها قبل از شروع بکار باید آبگیری شوند (PRIMING) به همین منظور منبع آب باید حداقل یک متر از ورودی پمپ بالاتر باشد.
اگر منبع اصلی آب پایین تر از پمپ باشد باید با قرار دادن یک منبع کوچک در ارتفاع حداقل یک متر بالاتر از پمپ آبگیری نمود.
پمپ ها طوری انتخاب شده اند که نه تنها از لحاظ پمپاژ حجم آب و فشار کار لازم جوابگو بوده بلکه افت های فشار در مسیر را که شامل افت فشار اتصالات و نشتی و به هدر رفتن آب می باشد پاسخگو باشند.
پمپ نصب شده بر روی بویلر قدرت مکندگی حداکثر عمق 5 متر را دارا می باشد.
در مسیر آب تغذیه از پمپ به بویلر یک عدد شیر تغذیه و دو شیر یک طرفه قرار داد و این بدین سبب است که وقتی پمپ خاموش است فشار داخل بویلر باعث برگشت آب به پمپ نشود. و این عمل بوسیله شیر یک طرفه که درست زیر شیر تغذیه آب قرار دارد انجام می شود.
وقتی بویلر کار نمی کند و فضای بخار خنک می شود فشار داخل بویلر کمتر از فشار هوای مخزن آب تغذیه می شود که امکان دارد آب تحت این اختلاف فشار وارد بویلر شده و آن را پر کند برای جلوگیری از این اتفاق یک عدد شیر یک طرفه دیگر هم در همین مسیر نصب شده که مانع از حرکت ناخواسته آب به داخل بویلر خواهد شد.
توجه : نصب یک عدد صافی با توری استیل در ورودی آب پمپ الزامی است.
در دیگ های آب داغ پمپ تغذیه نصب نمی گردد.
انتخاب نوع دیگ بخار
امروزه مهندسانی که برای صاحبان ساختمان ها کار می کنند ، در هنگام انتخاب دیگ های گرمایش آب تأسیسات ساختمان ها گزینه های متنوعی را در اختیار دارند ، این گزینه ها ، انواع دیگ های قطعات چدنی ، دیگ با لوله های فولادی اعم از لوله های آتشی یا آبی ، دیگ با لوله های پره دار مسی و دیگ های چگالش را در بر می گیرد. تمام این انواع مختلف امروزه در پروژه های ساخت و ساز به کار برده می شوند.
هنگامی که مهندسی شروع به فکر کردن درباره نوع دیگ جهت استفاده در پروژه خاصی می کند ، نتیجه ای که نهایت حاصل می شود ، انتخاب دیگ فولادی به جای دیگ مسی است. با وجودیکه دیگهای قطعاتی چدنی و دیگ هایی که مبدل های حرارتی فولاد ضد زنگ در آنها بکار رفته است ، هم اکنون در بازار موجود بوده و در برخی پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرند ، با این حال انتخاب دیگ فولادی همچنان انتخاب برتر محسوب می شود. درک تفاوت های طراحی دیگ با لوله های فولادی و دیگ با لوله های مسی از نظر کاربرد مناسب این مدل ها در تأسیسات حائز اهمیت است.
کاربرد دیگ های دارای لوله های فولادی مدتها قبل از دیگ های با لوله مسی شروع شده و محدوده تنوع مدلهای آن بسیار وسیع تر می باشد و انواع دیگ با لوله های آتش ، با لوله های آب انعطافی (فلکس تیوب) و با لوله های آب مایل را در برمی گیرد. در اکثر کاربردهای گرمایش آب در تأسیسات تجاری استفاده از دیگ های دارای لوله های انعطافی و لوله های آب مایل نسبت دیگ های دارای لوله های آتش رایج تر است.