بویلر چیست؟

بویلر چیست؟

 

تاریخچۀ بویلر

بشر از قرن ها پیش به قدرت بخار پی برده بود ولی استفاده صنعتی از دیگ های بخار از سال ۱۷۱۲ میلادی توسط (ساوری و نیوکامن) با ساخت اولین دیگ بخار با پوشش سربی یا چوبی و با فشار کمی بالاتر از فشار اتمسفر آغاز گردید. در سال ۱۷۲۵ میلادی (هیستک بویلر) با صفحات فولاد پرچ شده و با فشار نسبی مورد استفاده قرار گرفت

شکل ۱ : شمای برش خورده از بویلر

با گذشت زمان مشخص گردید که تنها شکل عملی استفاده از دیگ بخاری مدور ساختن آنهاست که در سال ۱۷۹۵ با بوجود آمدن صفحات نوردی دیگ بخار بصورت مدور ساخته شد. از سال ۱۸۷۳ دیگ های بخار بصورت لوله آبی طراحی گردید. در لوله های مایل این نوع دیگ آب جریان پیدا کرده و توسط جداره لوله ها حرارت جذب می شود. با توجه به افزایش سطحی انتقال حرارت به بهترین وجه صورت می گیرد.

با افزودن اجزایی چون سوپرهیتر، دی هیتر، اکونومایزر و گرمکن های هوا و …، صورت اولیه دیگ های بخار به تدریج بصورت بویلرهای با ظرفیت بیشتر امروزی تبدیل شد. سیر پیشرفت و تکامل بویلر به صورت زیر بوده است:

  • افزایش درجه حرارت
  • افزایش فشار
  • افزایش تناژ بخار خروجی از بویلر
  • افزایش راندمان
  • سهولت کنترل
  • کاهش هزینه های ساخت، بهره برداری و تعمیرات
  • افزایش طول عمر بویلر

 

انواع بویلر

وظیفه بویلر تبدیل مایع (آب) زیر اشباع به بخار فوق اشباع می باشد. ولی در صنعت به کلیه وسایل تولید بخار از مرحله مایع اشباع تا بخار سوپر هیت، بویلر گفته می شود. بویلرها به واحدهای تولید بخار جهت مصارف همگانی، برق و مصارف صنعتی تقسیم می شوند که بسته به نوع طراحی، می توانند سوخت هسته ای، ذغال سنگ، نفت کوره (مازوت) نفت گاز و گاز طبیعی مصرف کنند.

بویلرها بر اساس پارامترهای مختلف تقسیم بندی می شوند که بطور کلی عبارتند از:

 بویلرها با سوخت هسته ای (راکتور)

استفاده از سوخت هسته ای برای تولید بخار فاقد عواقب نامطلوب سوخت فسیلی می باشد، ولی نیروگاه های هسته ای مقداری پرتو رادیو اکتیو در محیط آزاد می کنند که با این حال این امر قابل کنترل بوده و برای کارکرد عادی نیروگاه های هسته ای، مقدار این مواد بسیار پایین تر از حدی است که برای انسان و محیط زیان آور باشد. علاوه بر این نفت و گاز را می توان برای تولید مواد

پتروشیمی و بسیاری از فراورده های صنعتی دیگر به کار برد و نباید این ماده را تنها بعنوان سوخت مصرف کرد. نیروگاه های هسته ای از راندمان بالایی برای تولید انرژی حرارتی برخوردارند. انرژی که می توان برای تولید برق از آن استفاده کرد. در تأسیسات نیروگاه های هسته ای، یک سیال ثانویه بین راکتور و بویلر جریان می یابد و در بویلر، حرارت از سیال ثانویه به آب منتقل می شود. بخار حاصل نیز در یک سیکل بخار معمولی جریان می یابد. بویلرهای نیروگاه های هسته ای در انواع مختلف طراحی می گردند که مهمترین آنها راکتور آب سبک تحت فشار (راکتور آب جوشان)و راکتور با آب سنگین می باشد.

 بویلرها با سوخت فسیلی

در تمام بویلرهای صنعتی از سوخت فسیلی استفاده می شود. همچنین اکثر برق تولیدی در نیروگاه های کشورمان از سوخت فسیلی بخصوص مواد نفتی حاصل می گردد. استفاده از سوخت فسیلی برای تولید برق، گازکربنیک زیادی تولید می کند. دلیل این امر آن است که مقدار گرمایی که از سوختن سوخت فسیلی حاصل می شود، بیش از سه برابر انرژی الکتریکی تولیدی (راندمان نیروگاه به نسبت انرژی مصرفی ۲۵%) است. مقدار گاز کربنیکی که از نیروگاه های فسیلی آزاد می شود متناسب با مقدار گرمایی است که در اثر احتراق حاصل می شود. بنابراین تولید برق در نیروگاه های با سوخت فسیلی یکی از منابعی است که سبب تولید می شود.

با توجه به تأثیرات منفی سوخت فسیلی در زندگی بشر و محیط زیستی لازم است به هر وسیله ممکن در کاهش استفاده از آن برای تولید برق اقدام شود. انواع بویلرهای فسیلی عبارتند از:

 بویلرهای مخزنی

این نوع بویلرها شامل یک مخزن سربسته می باشند که انتقال حرارت در خارج از آنها صورت گرفته و آب در داخل مخزن به بخار تبدیل می شود. راندمان بویلرهای مخزنی بسیار کم بوده و در حدود ۳۰ % است و فقط در مصارف صنعتی با میزان بخار کم استفاده می شوند.

 بویلرها با لوله های آتش (Fire tube)

در این نوع بویلرها اطراف لوله ها از آب پوشانیده شده است و گازهای حاصل از احتراق از داخل لوله ها عبور کرده و انتقال حرارت مابین آب و محصولات انجام می گیرد. محفظه احتراق (کوره) می تواند در داخل یا در خارج بویلر قرار گیرد. راندمان بویلرهای Fire Tube حدود ۷۰ % می باشد که جهت تولید بخار در واحدهایی با ظرفیت و فشار کم بکار برده می شود.

 بویلرها با لوله های آب جداری (Water Tube Boiler)

در انواع مختلف این نوع بویلرها (شکل- ۲)، انتقال حرارت بر اثر برخورد گازهای حاصل از احتراق با سطح خارجی لوله های محتوی آب و بخار به روش های تشعشعی، جابجایی و هدایت صورت می گیرد. مزیت آنها نسبت به بویلرهای فایر تیوب، کم بودن قطر لوله های آب و بخار می باشد که باعث می شود تنش های حرارتی کمتری به سطح لوله ها وارد شده و در نتیجه می توان این بویلرها را برای فشارها و ظرفیت های بالا مورد استفاده قرار داد. راندمان این نوع بویلرها در حدود ۸۵ الی ۹۵ درصد می باشد.

Boiling Water Reator

شکل ۲ : بویلر با لوله های آب جداری

یک بویلر از نوع دیواره آبی شامل یک اتاق احتراق همراه لوله های آب، هدرها و درام های بخار و آب می باشد. علاوه بر این اجزاء دارای سوپرهیترها, گرمکن های هوا, اکونومایزر و نگهدارنده ها می باشد که همه اینها اجزاء بویلر را تشکیل می دهد.

در این نوع بویلر ها معمولاً از لوله های عمودی دارای فین بصورت دیواره یکپارچه استفاده می شود. ساختمان این دیواره ها از یک سری لوله های عمودی تشکیل شده است که توسط جوش دادن یک نوار فلزی بنام Fin به هم متصل شده اند و دیواره ای پیوسته ایجاد می کنند. لوله های دیواره آبی از آنجایی که تحت تأثیر شار حرارتی بسیار بالایی قرار دارند و از نوسانات فشار و درجه حرارت، بخصوص هنگام راه اندازی از حالت سرد برخوردار می باشند، نیاز به طراحی دقیق دارند. معمولاً لوله های آبی در محفظه احتراق بطور عمودی قرار می گیرند. این لوله ها در بالا و پایین روی هدرها به سمت هایی بنام stub که تواماً با هدر ساخته شده و یا در عمل به آن جوش داده می شوند، وصل شده اند.

وجود هدرها در بویلر از تعداد لوله هایی که مستقیماً به درام وصل می شوند، می کاهد. توزیع دما در لوله های دیوار آبی به عواملی نظیر ضریب انتقال حرارت جابجایی در داخل لوله ها، مقدار شار حرارتی در داخل محفظه احتراق، ضریب هدایت حرارتی و ابعاد و ساختار هندسی لوله و فین بستگی دارد. وجود فین باعث توزیع نسبی یکنواخت شار حرارتی در جداره داخلی لوله می گردد و افت حرارتی بویلر را کاهش می دهد. همچنین فین ها سطح تبادل حرارت را افزایش داده سبب تبادل بیشتر حرارت می شوند.

ارسال نظر

دو × 2 =