دیگ های بخار با توجه مقاله انواع دیگ بخار به لحاظ حرکت سیال به دو دسته دیگ بخار فایر تیوب (دیگ بخار لوله آتش) و دیگ بخار واتر تیوب (لوله آبی) تقسیم بندی میشود. در این مقاله سعی شده است به صورت کامل به بررسی دیگ بخار فایر تیوب، انواع آن، مزایا و معایب آن پرداخته شود.

مقدمه

دیگ بخار فایر تیوب بر اساس حرکت گاز های داغ (دود) حاصل از مشعل که در کوره تولید می شود توانایی گرم نمودن آب و تبدیل آن به فاز بخار را دارد. در این کوره ها آب درون محفظه اصلی (درام) قرار گرفته و با برخورد به لوله های داغ عملیات انتقال حرارت انجام می شود.

در این روش معمولا 3/4 دیگ از آب پر شده و 1/4 آن را بخار تشکیل می دهد. لذا از این دیگ بخار می توان برای تولید بخار با ظرفیت 50 کیلوگرم تا 30 تن بر ساعت تا فشار 25 بار و آبگرم به مقدار انرژی 100 هزار تا 16 میلیون کیلوکالری با راندمان حرارتی در حدود 80 درصد استفاده نمود.

این دیگ ها به دلیل مزایای فراوانی که دارند از محبوبیت بالایی برخوردار بوده و بیشتر از دیگر دیگ های بخار تولید و مورد استفاده قرار می گیرد. این دیگ ها به مدت 80 سال بصورت مستمر مورد استفاده قرار گرفته اند. (تاریخچه دیگ بخار)

انواع دیگ بخار فایر تیوب

دیگ های بخار فایر تیوب را مانند دیگر دیگ ها می توان بر اساس روش های مختلف دسته بندی نمود. این دسته بندی ها می تواند براساس حالت قرارگیری بویلر، شکل انتهای کوره و تعداد پاس ها تقسیم بندی شود. در ادامه به انواع این روش ها پرداخته می شود.

بویلر فایر تیوب بر اساس حالت قرار گیری

دیگ های بخار فایرتیوب را بر اساس حالت قرارگیری به دو صورت افقی (خوابیده) و عمودی (ایستاده) تقسیم بندی نمود. دیگ های بخار عمودی به دلیل راندمان و طرفیت پایین کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. از این دیگ ها به دلیل محدودیتی که دارند فقط در شرایطی که فضای نصب کافی برای بویلرهای افقی مناسب نباشد استفاده می شود. کاربرد دیگهای بخار عمودی در مکان هایی مانند کارواش ها به چشم می خورد.

از سوی دیگر دیگ های بخار افقی به دلیل ظرفیت و راندمان تولید بالا از محبوبیت خوبی برخوردار هستند که در ادامه به بررسی آن ها پرداخته شده است.

بویلر فایر تیوب بر اساس شکل انتهای کوره

دیگ بخار لوله آتشی بر اساس نوع انتهای کوره به دسته بندی زیر تقسیم می شوند.

• بویلر لوله آتشی عقب تر (Wet back)
• بویلر لوله آتشی عقب خشک (Dry back)

گاز های داغ حاصل شده از مشعل در بویلر های لوله آتشی عقب تر پس از طی مسیر، در فضای پشت کوره در یک محفظه با قطر بزرگتر قرار گرفته و علاوه بر انتقال حرارت با آن قسمت از محفظه که با آب در تماس است وارد پاس دوم لوله می شود. در این حالت به دلیل چرخش گاز ها در فضایی که با آب در تماس است راندمان افزایش می یابد. همچنین به دلیل وجود آب در محفظه تنش حرارتی کمتری به لوله ها وارد شده که عمر مفید دیگ بخار را افزایش می دهد.

از سوی دیگر در بویلر های عقب خشک، انتهای کوره در خارج از درام قرار گرفته و گاز با درجه حرارت بالا تری وارد لوله های پس بعدی می شود. این روش به دلیل تماس کمتر آب با قسمت های گرم از راندمان پایین تری برخوردار است. همچنین به دلیل قرار نگرفتن در آب تنش حرارتی در آن کنترل نشده و ممکن است به لوله های آسیب وارد شود.

لذا برای اطمینان از بالا رفتن طول عمر لوله ها تعمیر نگهداری از این سیستم ها به مراتب مهم تر و همچنین در فاصله زمانی نزدیک تر باید انجام شود.  این روش به دلیل هزینه تولید پایینی که دارند مورد بهره برداری قرار میگیرند که البته با توجه به تعمیرات زیادیی که نیاز دارند کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

بویلر فایر تیوب بر اساس تعداد مسیر های عبور دود

دیگ بخار لوله آتشی تک پاس

این دیگ ها از اولین دیگ های ابداعی فایر تیوب بودند. در این مدل گاز حاصل از احتراق در کوره پس از یک بار گذر از مسیر کوره از دودکش خارج می شود. این روش به دلیل بهینه نبودن مصرف انرژی (اگزرژی) از راندمان بسیار پایینی برخوردار بوده و امروزه از آن ها استفاده نمی شود. سوخت مورد استفاده در این بویلر ها معمولا از نوع زغال سنگ بوده است.

دیگ بخار فایر تیوب دو پاس

این مدل به دو صورت عقب خشک و عقب تر مورد استفاده قرار میگیرد. دراین روش گازهای حاصل از احتراق پس از طی مسیر کوره توسط فضای پشت آن به پاس دوم لوله ها وارد شده و مسیر طی شده را دوباره بر می گردد. و در نهایت توسط دودکش از مسیر سیستم خارج می شود. این روش نیز به نسبت مقدار راندمان بسیار پایینی دارد و امروزه کمتر از آن استفاده می شود.

بویلر لوله آتشی برگشتی

این نوع از دیگ بخار فایر تیوب را می توان مشابه دیگ بخار دو پاس در نظر گرفت با این تفاوت که در این روش گاز های داغ پس از طی مسیر به سمت انتهای کوره به درب پشتی بویلر برخورد کرده و مجددا در کوره مسیر را بر میگردند. سپس از لوله های آتشخوار قرار گرفته در بالای کوره مسیر را دوباره طی نموده تا از طریق دودکش خارج شوند. این روش نسبت به روش دو پاس از بازدهی بالاتری بر خوردار بوده که در حدود 70 الی 80 رصد است.

بوبلر فایر تیوب سه پاس

نسل نوین دیگ های بخار لوله آتشی، دیگ های بخار با لوله های سه پاس است. این روش به دلیل بازدهی بالا و عملکرد مناسب از محبوبیت بالایی برخوردار است. همچنین به میان قابل توجهی در جهان تولید می شود. در این روش لوله ها پس از عبور از پاس دوم که مشابه روش دو پاس می باشد از یک محفظه عقب خشک وارد پاس سوم می شوند. پس از عبور گاز ها از پاس سوم از طریق دودکش گاز ها خارج می شوند. معمولا پاس سوم بازدهی را به تنهایی به مقدار 11 درصد افزایش می دهد.

دیگ بخار فایرتیوب چهار پاس

این دیگ ها تا مرحله سوم و طی مسیر پاس سوم مشابه دیگ بخار سه پاس عمل میکند. پس از آن گاز های عبوره از روش عقب خشک وارد پاس چهارم شده و از آن عبور می کنند و پس از طی مسیر از طریق دودکش خارج می شوند.

در پاس آخر به دلیل افت فشار و همچنین کاهش بیش از حد دما گاز خروجی ممکن است تغییر فاز داده و باعث خوردگی لوله ها شوند. لذا در این روش نیز باید تعمیر نگهداشت بصورت بازه های نزدیک به هم انجام شود. از این رو این روش کمتر مورد قبول قرار گرفته و از محبوبیت پایینی برخوردار است.

نحوه کارکرد دیگ بخار لوله آتش

نحوه کارکرد دیگ بخار بصورت جامع در قسمت نحوه کار کرد بویلر ها بیان شده است. در دیگ بخار فایر تیوب ابتدا آب از طریق پمپ تغذیه به درون درام هدایت شده و به مقدار 3/4 آن را پر می کند. این مقدار توسط کنترلر سطح مایع بررسی و تنظیم می شود. سپس گاز های داغ درون کوره که توسط مشعل تولید شده است به پاس دوم لوله ها وارد می شود. بر همین اساس بر اساس نوع دیگ و تعداد پاس، گاز ها از آن عبور کرده و از دودکش خارج می شود.

با برخورد آب های که از طریق دیوار خارجی لوله ها با گاز های داغ تماس دارند انتقال حرارت صورت گرفته و آب ابتدا گرم شده و سپس از فاز مایه به گاز رفته و تبدیل به بخار می شود.

اجزا دیگ بخار فایر تیوب

در حالت کلی اجزا دیگ بخار در مقاله اجزای تشکیل دهنده دیگ بخار بر اساس نوع آن ها گفته شده است. در این قسمت به صورت اختصاصی اجزاء محبوب ترین دیگ بخار فایر تیوب که از نوع سه پاس عقب تر می باشد، بیان شده است.

1. بدنه خارجی
2. درب جلویی بویلر
3. دریچه بازرسی
4. مشعل
5. محفظه نگهدارنده مشعل
6. تابلو برق
7. سوئیچ های  فشار
8. لوله های آب تغذیه
9. شاسی بویلر
10. کوره
11. محفظه برگشت
12. درب عقب
13. دودکش
14. قلاب حمل و نقل
15. عایق
16. خروجی اصلی بخار
17. پاس سوم لوله آتشخوار
18. صفحه نگدارنده لوله ها

مزایای دیگ بخار لوله آتش

• قیمت مناسب نسبت راندمان تولیدی
• محبوبیت و میزان تولید بالا
• دسترسی آسان
• عملکرد ساده سیستم (نیاز به اپراتور ساده)
• حمل و نقل آسان
• مدت زمان تعمیر و نگه داشت کم
• هزینه عملیاتی پایین

محدودیت های دیگ بخار لوله آتش

• به دلیل کیفیت بخار پایین برای مصارف حساس نامناسب است.
• استفاده از سوخت جامد میسر نیست.
• ضریب انتقال حرارت پایین گاز در لوله
• زمان راه اندازه بالا (به دلیل قرارگیری آب در درام)
• به دلیل دشواری نصب سوپر هیتر امکان تولد بخار فو اشباع میسر نبوده و فقط می توان بخار اشباع تولید نمود.

گردآوری: پدیده نوین بخار