دیگ بخار فایرتیوب

بویلرهای فایرتیوب
معیارهای زیادی برای تقسیم بندی بویلرها وجود دارد، مهمترین معیار تقسیم بندی بویلرها بر اساس محتویات داخل لوله ها می باشد. بویلرهای فایرتیوب و واترتیوب دو نوع از این تقسیم بندی مهم هستند.
عموما دیگ بخار فایرتیوب از یک محفظه احتراق و دیگ تشکیل شده اند. دیگ حاوی لوله هایی است که از
یک طرف به آن وارد و از طرف دیگر خارج میگردند، بدین ترتیب بخشی از فضای دیگ توسط لوله ها اشغال شده و باقی فضای موجود برای آب در نظر گرفته شده است. گازهای گرم حاصل از سوزاندن سوخت در محفظه احتراق وارد این دسته لوله ها شده و از سراسر دیگ عبور میکنند. در این حین انتقال حرارت بین گازهای عبوری از لوله ها و آب درون دیگ سبب گرم شدن آب و تولید بخار می گردد. در بویلرهای فایر تیوب نمی توان قطر محفظه احتراق را بزرگ طراحی نمود، طول محفظه احتراق را نیز از حدی بیشتر نمی توان در نظر گرفت. چراکه با وجود محدودیت قطر محفظه احتراق، قطر و طول مخروطی مقدار مشخصی خواهد بود. از طرفی فاصله نوک شعله تا انتهای محفظه احتراق به جهت ایجاد انتقال حرارت همگن و نیز پرهیز از ایجاد تنش حرارتی و نیز ذوب دیواره، دارای حد مشخصی است. این مشکل در نوع دیگر بویلرها که واترتیوب هستند به علت ساختار مکعبی شکل محفظه احتراق و نحوه قرارگیری، تعدد و نوع متفاوت مشعل ها کاسته می شود.

بررسی عملکرد انواع دیگ های بخار

بررسی عملکرد انواع دیگ های بخار و روش های طراحی ، نصب ، راه اندازی و کنترل آنها

مقدمه

انسان همواره برای گرم کردن محل زندگی خود در فصل سرما ، به دنبال ساخت وسایل گرمازا بوده است . در ابتدا با سوزاندن موادی مانند گیاهان و چوب و بعدها با کشف و استخراج معادن انواع سوختهای فسیلی ، از وسایلی مانند بخاری و آبگرمکن استفاده کرده است . ولی به تدریج با گسترش شهر نشینی وفرهنگ آپارتمان نشینی و ایجاد انواع ساختمانهای مسکونی و تجاری و اداری و همچنین لزوم توجه بیشتر به مصرف بهینه و اقتصادی سوخت ، باعث گردید سیستمهای مختلف گرمایشی مانند : سیستم حرارت مرکزی ، انواع پکیج یونیت های آپارتمانی ، سیستمهای حرارت تشعشعی و ...  مورد توجه بیشتری قرار گرفته و در زمینه بهبود کیفیت و سهولت بهره برداری و نگهداری از آنها اقدامات موثری انجام شده است که از آن جمله می توان تولید و ساخت انواع دیگهای حرارت مرکزی که در ساختمانها و مراکز مختلف صنعتی بسته به شرایط اقتصادی وفنی مورد استفاده قرارمی گیرند ، را نام برد .

دیگهای آب گرم که تولید و بهره برداری ازآنها قدمتی چندین ساله دارد ، در انواع مختلف به صورت عمده با استفاده از فولاد و یا چدن ساخته شده است و برای تولید آب گرم مورد نیاز ، در محلی به نام موتورخانه نصب و بکار گرفته می شوند .

فهرست :

 

الف - مقدمه

 

ب - دیگ بخار و جایگاه آن در نیروگاه حرارتی

 

فصل اول : طبقه بندی بویلرها

1-1-       طبقه بندی از نظر مصارف بویلر

1-2-       طبقه بندی از نظر فشار سیکل آب و بخار

1-3-       طبقه بندی از نظر مصالح صنعتی و متالوژیکی

1-4-       طبقه بندی از نظر سطوح تبادل حرارتی

1-5-       طبقه بندی از نظر محتوای لوله ها

1-6-       طبقه بندی از نظر فشار کوره بویلر

1-7-       طبقه بندی از نظر نوع احتراق

1-8-       طبقه بندی از نظر منبع انرژی بویلر

1-9-       طبقه بندی از نظرنوع سیال عامل

1-10-  طبقه بندی از نظر نوع سیرکولاسیون سیال عامل

1-11-  طبقه بندی از نظر نام سازنده بویلر

1-12-  طبقه بندی از نظر شکل و موقعیت لوله های بویلر

1-13-  تشخیص پارامترهای یک بویلر از روی نمودار

 

فصل دوم : انواع بویلر ها و عملکرد آنها

2-1- دیگ های چدنی

2-2- دیگ های فولادی

2-2-1- تاریخچه و عملکرد بویلرهای فایرتیوب

2-2-1-1- انواع بویلرهای فایرتیوب

2-2-2- تاریخچه و عملکرد بویلرهای واتر تیوب

2-2-2-1- انواع بویلرهای واترتیوب

2-3- بویلرهای نیروگاهی و انواع آنها

2-3-1- دیگ های بخار با سیرکولاسیون طبیعی

2-3-2- دیگ های بخار با سیرکولاسیون اجباری

2-3-2-1- بویلر با سیرکولاسیون اجباری و زیر نقطه بحرانی با درام

2-3-2-2- بویلر با سیرکولاسیون اجباری و زیر نقطه بحرانی و یکبار گذر

2-4- دیگ های پکیج

2-5- نحوه انتخاب دیگ بخار

 

فصل سوم : تشریح اجزای دیگ بخار

3-1- مدارهای عملکرد دیگ های بخار

3-1-1- مدار آب و بخار و اجزای آن

3-1-1-1- کوره

3-1-1-2- لوله اصلی تغذیه آب بویلر

3-1-1-3- پمپ تغذیه آب بویلر

3-1-1-4- ری هیترها

3-1-1-5- اکونومایزر

3-1-1-6- پیش گرم کن دوار یا یانگستروم

3-1-1-7- دی سوپرهیترها

3-1-1-8- شیرهای اطمینان

3-1-2- مدار سوخت و هوا و اجزای آن

3-1-2-1- تعریف سوخت و انواع آن

3-1-2-2- ارزش حرارتی

3-1-2-3- احتراق و تعریف آن

3-1-2-4- محصولات احتراق

3-1-2-5- راندمان احتراق

3-2- مشعل ها و انواع آنها

3-2-1- مشعل های تبخیری

3-2-2- مشعل های پودر کننده

3-2-3- مشعل های گریز از مرکز

3-3- بازده حرارتی دیگ های بخار

 

فصل چهارم : رسوبات و خورندگی در دیگ های بخار

4-1- رسوبات و خورندگی در دیگ های بخار

4-2- شستشوی دیگ های بخار

4-3- روش های تعیین میزان آلودگی سطوح حرارتی دیگ های بخار

4-3-1- روش دستی

4-3-2- روش کاتدیک

 

فصل پنجم : نصب ، راه اندازی و بهره برداری از دیگ های بخار

5-1- نحوه نصب دیگ های حرارت مرکزی

5-2- راه اندازی و بهره برداری از دیگ های بخار

5-2-1- بازدیدهای قبل از راه اندازی

5-2-2- پرکردن دیگ های بخار

5-2-3- سیستم کنترل وزش دیگ بخار

5-2-4- مشعل های سوخت سبک ( آتش زا )

5-2-5- تخلیه از زیر دیگ و تخلیه معمولی

5-2-6- خواباندن عادی جهت ذخیره نگاه داشتن واحد

5-2-7- خواباندن عادی به منظور کار تعمیراتی

5-2-8- خواباندن اضطراری واحد

5-2-9- راه اندازی دیگ های بخار گازسوز

5-2-10- خواباندن دیگ بخار گازسوز

 

فصل ششم : کنترل و بازرسی دیگ های بخار

6-1- کنترل دیگ های بخار

6-1-1- کنترل فشار

6-1-2- کنترل درجه حرارت بخار

6-1-3- کنترل سوخت و هوا

6-1-4- کنترل آب تغذیه

6-2- بازرسی اساسی سالیانه دیگ های بخار

 

فصل هفتم : طراحی و ساخت دیگ های بخار

7-1- طراحی دیگ های بخار

7-2- نحوه ساخت دیگ های بخار

7-3- مراحل ساخت دیگ های چدنی شرکت ایرفو

7-3-1- تهیه مواد اولیه

7-3-2- تایید مواد اولیه توسط کارشناسان

7-3-3- آزمایشگاه و خدمات لازم جهت تایید مواد اولیه

7-3-4- انبار و توزیع مواد

7-3-5- آزمایشگاه و کنترل آنالیز ذوب

7-3-6- تهیه ذوب دیگ ها و عملیات ذوب ریزی

7-3-7- قالبگیری و ماهیچه گیری دیگ ها

7-3-8- ورقکاری و نقاشی

7-3-9- تخلیه دیگ ها از ماسه و مراحل تکمیلی

7-3-10- تست هیدرواستاتیک پره ها

7-3-11- ماشینکاری پره ها و مونتاژ

7-3-12- بسته بندی و تحویل به انبار

7-3-13- تحویل دیگ چدنی به مصرف کننده

7-3-14- بازرسی و آزمایش در حین فرآیند و فنون آماری در شرکت ایرفو

 

فصل هشتم : تعمیر و نگهداری دیگ های بخار

8-1- نگهداری دیگ های بخار غیر فعال

8-1-1- نگهداری دیگ بخار به روش خشک

8-1-2- نگهداری دیگ بخار به روش تر

8-2- نگهداری ناحیه احتراق در دیگ های بخار

8-3- رفع عیوب در دیگ های بخار

میهمانی نهار درون یک دیگ بخار !

 

ایمنی دیگ بخار

دانلود کتابچه اموزشی 74 صفحه ای دیگ های بخار وبررسی ایمنی دیگ بخار وظروف تحت فشار

ایمنی دیگهای بخار و ظروف تحت فشار

مرکز تحقیقات و تعلیمات حفاظت و بهداشت کار
تهیه و تنظیم: آقای مهندس صورتعلی علیوند

فهرست

 مقدمه
تاثیر در محیط زیست
تعاریف دیگ بخار
آنالیز قطعات
قطعات اصلی متعلقات جانبی
مشخصات فلزات بکار رفته
شناخت و تهیه آب صنعتی
حفاظت فردی 
حفاظت آشکارحفاظت نهان 
حفاظت و ایمنی 
نگهداری دیگ بخار
متعلقات در حفاظت دیگ بخار
رفع مشکلات تاسیسات دیگ بخار و رفع عیوب دیگ بخار
روش کار تست دیگ بخار

کنترل انرژی مصرفی در دیگ بخار

برای دانلود کتاب ایمنی دیگهای بخار و ظروف تحت فشار به لینک زیر مراجعه فرمایید:

لینک دانلود ایمنی دیگ بخار و ظروف تحت فشار

تاریخچه دیگ بخار

امروزه از دیگ های بخار در صنایع غذایی ،سیستمهای گرمایشی و نیروگاهها  استفاده میگردد و آنچه مشخص میباشد این است که استفاده از دیگ های بخار از اوایل قرن هجدهم میلادی با پیدایش ماشین های بخار در صنعت رایج گردیده است دیگ های بخار اولیه از ظرف سر بسته ای از ورقهای آهنی که بر روی هم برگردانده شده و پرچ شده بودند در اشکال کروی ساده تا انواعی پیچیده تر نظیر دیگ های واگن وات که شبیه والگن سر پوشیده ای بود ساخته می شدند .

این ظروف بر روی دیواره ای از آجر بر روی آتش قرار داشتند و برای رساندن حرارت به نقاطی از ظرف که مقابل آتش نبودن از کانال های آجری استفاده می شد این دیگ ها را بیرون سوز می نامند  و بزرگترین اشکال آنها ایجاد رسوب و لجن در پایین ترین نقطه  یعنی بالای سطح داغ آتش بود که سبب جلوگیری تماس فلز و آب می شد که نتیجه آن بالا رفتن درجه حرارت فلز( حدود 500 درجه سلسیوس) و تغییر شکل و در نهایت سوختن آن بود و هر چند فشار کاری دیگ های بخار آنزمان در حدود فشار اتمسفر بود ولیکن این مشکل با عث خراب شدن و یا مواردی ترکیدن دیگ بخار می شد .
 
 

با افزایش تقاضا برای تولید دیگ های با فشار بالا تر ، ساخت دیگ هایی که درون سوز بودند آغاز شد که از استوانه های فلزی ساخته می شدند و کوره نیز به شکل استوانه در  درون مخزن استوانه ای قرار میگرفت و محصولات احتراق که در آن زمان بیشتر به صورت جامد (زغال سنگ) بودند از روی صفحه ای مشبک به درون کوره انتقال می یافتند و درون کوره  می سوختند .

در این دیگ های بخار اولیه برای بهره برداری از دمای گازهای خروجی دودکش ، از طریق انتقال آنها از  کوره به کانالهای تعبیه شده در زیر مخزن استوانه ای و در نهایت هدایت به سمت دودکش خروجی دیگبخار اقدام به بالا بردن راندمان می نمودند ولیکن با توجه به اینکه فلز مخزن زیر کوره که به دلیل جمع شدن گل ولای حاصل از آب و کاهش تماس آن با آب مخزن دیگ بخار دارای دمای بیشتری می شد ، همان مشکل تغییر خاصیت فلز تاحدودی وجود داشت هرچند دمای گازهای کانال خیلی کمتر از قبل بود.در ادامه فرآیند پیشرفت تولید دیگ های بخار صنعتی ، دیگ های معروف به لوله آتشی عقب خشک (FireTube &DryBack) طراحی و ساخته شدند که دراین دیگ ها با قراردادن لوله های متعدد داخل مخزن دیگ بخار، گازهای داغ انتهای کوره را از داخل آنها عبور داده و در نهایت از قسمت دودکش دیگ بخار خارج می شدند  ولی از مشکلات این دیگ ها وجود سطح عایقکاری شده در انتهای کوره  بود که علاوه براتلاف انرژی حرارتی ، حین کار و یا انتقال در اثر لرزش و ضربه های  ایجاد شده در کوره باعث صدمه دیدن عایق کاری و در نتیجه سوختن فلز انتهای کوره میگردید که این مشکل در نسل بعدی دیگ های بخار صنعتی با قرار دادن انتهای کوره در داخل آب تا حدود زیادی مرتفع گردید و سطح حرارتی دیگ افزایش یافت در این طرح که به نام طرح لوله آتشی وعقب تر(FierTube & WetBack) معروف میباشد به طور معمول بسته به ظرفیت دیگ بخار از لحاظ انرژی حرارتی ورودی ، به دو صورت : دوپاس و سه پاس  ، طراحی و ساخته میشوند راندمان حرارتی در دیگ های جدید با اعمال سطح حرارتی قابل قبول وعایق کاری مناسب به حدود 85% قابل دستیابی میباشد.
گامی هرچند کوتاه به دنبال دیگ بخار کورنیش تک کوره ای برداشته شد و و آن دیگ بخار بزرگتر دو کوره ای لانکاشیر بود که تحت امتیاز FAIRBAIRN و HETHERINGTON در سال 1844 به ثبت رسید که تا اوایل دهه 1950 میدان دار دیگ های صنعتی بود. احتمالا بیش از هزار عدد از این دیگ بخار هنوز در انگلستان کار می کنند، گرچه امروزه آنها را با نوع پرصرفه تر و چند لوله ای به نام " ECONOMICS" جایگزین می نمایند.
باید در نظر داشت که هر چه سطوح در معرض حرارت دیگ بخار زیادتر باشد مقدار حرارت جذب شده از مصرف مقدار معینی سوخت، یعنی بازده بازیافت حرارتی، بیشتر خواهد بود. برای این منظور تعداد بیشماری لوله های باریک که از آن ها گازهای گرم جریان دارد و در داخل اب قرار دارند عامل ازدیاد سطوح گرم هستند، و در عین حال نیازی به کانال گازهای گرم در پایین دیگ بخار و دو طرف آن نخواهد بود. این نوع دیگ ها یکپارچه می باشند. هر چه لوله ها بلندتر و باریکتر باشند، سطوح انتقال حرارت کارایی بیشتری خواهند داشت. این دیگ های چند لوله ای برای ظرفیت معینی، کم حجم تر از نمونه های پیشین خود هستند و نیازی به آجرکاری ندارند. این دیگ ها در کشتیها و لکوموتیوها که فضا نقش تعیین کننده دارد، کاربرد زیادی دارند.
 
تعدادی از دیگهای اولیه کشتیها جهت استفاده بیشتر از فضا، دارای سطح مقطع چهار گوش بودند که بر اثر پارگی گوشه ها، منجر به انفجارات شدید این دیگها گردید.
 
ظروف تحت فشار داخلی، تمایل دارند که به حالت کروی درایند و بنابراین مکانهای غیر کروی ظروف، تحت تنش شدید قرار دارند. نزدیکترین شکل عملی و ممکن دیگ های بخار، به خصوص اگر انتهای دیگ ها گنبدی شکل باشد، استوانه است. طرحی از دیگ استوانه ای در اوایل سالهای 1800 به ثبت رسید که هدف آن تحمل فشار 200 bar بود. در این طرح پیشنهاد شده بود که چنین استوانه ای باید از جنس مس و با ضخامت 46 mm ساخته شود، ولی سابقه ای از ساخت این نوع دیگ در دست نیست . همچنین قرار بود این دیگ برون سوز باشد که به نوبه خود موجب مشکلاتی می گردید، ولی شکل کروی دیگ، برون سوز بودن دیگ را توجیه نمی کند. امروزه نیز با داشتن آلیاژهای فولادی مختلف، در سطح جهانی از ساخت دیگهای لوله- آتشی با ضخامت بیش از 22mm که در معرض آتش یا گازهای داغ باشد، خودداری می شود . این امر به منظور جلوگیری از تنشهای حرارتی فوق العاده در فلز می باشد.

سرانجام همه دیگ های کشتیها را استوانه ای ساختند ولی به علت محدودیت وزن و اندازه، از آجر کاری و ساخت کانالهای جانبی خودداری گردید و از دیگهای چند لوله ای و کوره های درون سوز- تا چهار کوره – استفاده شد. گازهای داغ کوره ها وارد محفظه های جداگانه ای با دیواره های لوله – ابی در عقب کوره می گردید و از آنجا با یک چرخش 180 º وارد یک سری لوله های با قطر حدود 75 mm می شد. بعد از عبور از داخل این لوله ها، گازها وارد دودکش قیفی شکل می شدند . این دیگهای بخار را دیگ های بخار دوکاناله می نامیدند.
 
بعادها، دیگ های سه کاناله ساخته شد که در آن، گازها از طریق یک سری لوله های دیگر به قسمت عقب کوره برمی گشت. این دیگ ها را دیگ های اسکاچ دریایی می نامیدند که از سالهای 1850 تا پیدایش موتورهای دیزل و جایگزینی آنها کاربرد داشتند.
 
به تدریج دیگ های اسکاچ را در خشکی به کار بردند و چون محدودیت جا نبود از آجر کاری نیز استفاده شد و آنها را بلند تر ساختند. این دیگ ها را در انگلستان به نام اقتصادی و در آمریکا هنوز به نام اسکاچ می شناسند.
 
این دیگ ها به علت ارزانتر، با صرفه تر و کوچکتر بودن از دیگهای لانکاشیر تا اوایل سالهای 1930 با آن به رقابت پرداختند . دیگ های اسکاچ فوق ابتدا داری قسمتهای عقبی عایق کاری شده بودند، ولی بعدها این دیواره ها را با دیواره های لوله – آبی پوشاندند .
 
دیگ های سه کاناله اقتصادی دارای مشکل عمده ناشی از استفاده صفحه لوله مشترکی جهت کانل دوم و سوم بودند. گازهای ورودی به کانال دوم داری دمای 1000 º c بود که پس از خروج از کانال سوم تا 250 º c تقلیل می یافت. بنابراین، صفحه لوله در معرض دو اختلاف دمای شدید قرار داشت که باعث تنش و در نهایت نشتی انتهای لوله ها می شد.
در 1935 شرکت لینکلن در Ruston و Hornsby ساخت دیگ سه معبره جدیدی را بر اساس دیگ های سه کاناله دریایی اسکاچ به ثبت رساند. طرح جدید مشکل صفحه لوله های مشترک را که تحت دو اختلاف دمای زیاد قرار داشتند از طریق ایجاد صفحه لوله جداگانه برای هر یک از کانالها، برطرف ساخت . دیواره های محفظه عقبی کوره با دیواره لوله – آبی مجهز شد و دیواره جلویی، خروجی گازهای کوره و ورودی گازها به سری لوله های معبر دوم را تشکیل می داد.
 

این دیواره لوله آبی در انتهای کوره دیگ بخار که به نام WET_BACK نیز نامیده می شد این مزیت را داشت که سطوح عایقکاری اتلاف حرارت را تبدیل به سطوح مفید و جاذب حرارت نمود.
 
گازهای کوره پس از عبور از جلوی دیگ بخار، در محفظه دود مقابل دیگ بخار، تغییر جهت داده و از طریق سری لوله های کانال سوم به قسمت عقبی دیگ وارد می شود. این سری لوله به صفحه لوله جداگانه ای در عقب دیگ بخار، متصل می گردند.
 
صفحه لوله جلویی دیگ بخار، سری لوله های کانال دوم و ورودیهای کانال سوم را در خود جای داده که بدین طریق مشکل اختلاف دما وجود ندارد زیرا دمای گازهای خروجی کانال دوم و ورودی کانل سوم تقریبا یکسان هستند. این ساختار جدید دیگ بخار امروزه در همه جا رواج دارد.
 
پیشرفت عمده دیگری نیز در آمریکا صورت گرفت . در زمان جنگ جهانی دوم نیاز شدیدی به تامین بخار در تاسیسات جبهه ها احساس گردید و ضرروت داشت که نصب و راه اندازی این دیگ ها در کمترین زمان انجام شود. قبل از این، پوسته دیگ بخار با قطعات آتشکاری، تلمبه ها، شیرها و دمنده های تولید کنندگان مختلف، در محل نصب، تجهیز می گردید ولی از این زمان به بعد دیگ بخار با همه این قطعات به صورت کامل و آماده به کار نصب می گردید. این نوع دیگ بخار را به نام پکیج یا یک پارچه می نامند و شامل دی با همه این قطعات به صورت کامل و آماده به کار نصب می گردید.
 
این نوع دیگ بخار را به نام پکیج یا یک پارچه می نامند و شامل دیگ بخار اسکاچ سه معبره و dry-back است که بر روی یک پایه نصب شده است. پس از جنگ، این نوع دیگ های یکپارچه عمومیت یافتند و جزء دیگ های با ظرفیت بسیار بالای لوله – آتشی، سایر دیگ ها را از این نوع ساختند.
 
این دیگ ها را به صورت کامل با همه قطعات کمکی، پس از مونتاژ و آزمایش در کارخانه، آماده به کار حمل می نمایند. این دیگ ها عموماً سه کاناله و از نوع wet-back می باشند.
 
دیگ های کوچکتر، مخصوص دیگ های آب گرم کن را از نوع شعله – معکوس می سازند. کوره این دیگها فقط در یک طرف باز است و شعله مشعل در مرکز کوره به سمت عقب کوره که بسته است می تابد. گازهای حاصل از احتراق به صورت متحدالمرکز (concentric) در اطراف شعله به عقب برمی گردند. تنها کانال لوله های این کوره نیز به طور متحدالمرکز در اطراف کوره قرار گرفته است . چون ایندیگ فقط یک کانال دارد، وسایلی جهت تشدید اغتشاش گازهای گرم در نظر گرفته شده که باعث افزایش انتقال حرارت و کاهش دمای گازهای خروجی می شوند.
 
ناحیه انتهایی کوره عملاً به علت بسته بودن آن و بالا بودن فشار، از نظر جریان گاز ها راکد و غیر فعال است. قابل ذکر است که طراحی مشعل به نحوی است که ایجاد شعله ای بلند ، باریک و نفوذی می نماید. شعله ای کوتاه و چتری باعث کشیده شدن توسط گازهای گرم خروجی و ادامه احتراق در لوله های دیگ بخار است که منجر به افزایش دمای فلز در این نواحی می گردد.