دیگ بخار واتر تیوب

دیگ های بخار به دو دسته دیگ بخار واتر تیوب و دیگ بخار فایر تیوب تقسیم می‌شوند. در بویلرهای واتر تیوب که برای تولید بخار با فشار و تناژ بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، آب از درون لوله‌های داخل بویلر عبور می‌کند و گازهای داغ حاصل از احتراق مشعل با برخورد به سطوح بیرونی لوله‌ها، انرژی خود را به آب داخل این لوله‌ها منتقل می‌کند. بویلرهای آب در لوله در صنایع نیروگاهی که نیاز به بخار سوپرهیت فشار بالا (تا 24 مگاپاسکال) دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در مورد بویلرهای فایر تیوب اینجا بیشتر بخوانید.

بویلر یا دیگ بخار واتر تیوب چیست؟

در بویلر واتر تیوب، لوله‌هایی حاوی از داخل محفظه‌ی احتراق عبور کرده تا به دمای مورد نیاز برسند. دیگ‌های بخار واتر-تیوب دارای عملکرد بالاتری نسبت به دیگ‌های فایر تیوب هستند و همینطور قادر به تأمین فشار کاری بالاتری نیز هستند.

این دیگ دارای یک محفظه‌ی احتراق است که اطراف آن را دیواره‌ای از لوله‌های حامل آب فرا گرفته است. آب در دو درام مختلف قرار گرفته است. در ابتدا آب موجود در درام پائینی (mud drum) که به واسطه‌ی حرارت موجود در محفظه‌ی احتراق گرم می‌شود، به واسطه‌ی لوله‌ها به سمت بالا حرکت می‌کند و وارد درام بالایی (steam drum) می‌شود. بخشی از آب موجود در استیم درام نیز توسط لوله‌های پائین برنده به سمت ماد درام حرکت می‌کنند.

آب خنک‌تری که در درام بخار وجود دارد، توسط لوله‌های ریزش آب به سمت ماد درام حرکت می‌کند. آب خنکی که به سمت ماد درام در حرکت است، سنگین‌تر از آب داغ در درام پائینی و لوله‌های بالا رونده است، به همین دلیل به آب گرم‌تر فشار وارد نموده و آن را سمت بالا هدایت می‌کند. نمایی شماتیک از بویلر واتر تیوب در شکل زیر ارائه شده است.

دیگ بخار واتر تیوب

با تولید بخار در داخل این سیستم بسته، فشار در داخل سیستم نیز افزایش می‌یابد که مانع از بروز جریان همرفتی در داخل دیگ می‌شود و به صورت متناسب منجر به کاهش نرخ تولید بخار می‌شود. اگر بخار از خروجی بویلر گرفته شود، فشار سیستم کاسته می‌شود و همین امر باعث افزایش نرخ تولید بخار خواهد شد.

نمای کلی از این بویلر به همراه سازه‌ی نگهدارنده‌ی آن در شکل زیر ارائه شده است.

ساختار یک دیگ بخار واتر تیوب

مؤلفه‌های تشکیل دهنده‌ی این بویلر در شکل زیر ارائه شده است.

اجزای دیگ بخار واتر تیوب با سوخت جامد

اجزای دیگ بخار واتر تیوب

فن تزریق هوای اجباری ثانویه

این فن جهت تزریق هوای اضافه به داخل محفظه‌ی احتراق به کار گرفته می‌شود. این کار باعث افزایش کارایی، کاهش آلاینده‌ها و بهبود فرایند احتراق می‌شود.

فن تزریق هوای اجباری

این نوع فن در بویلرها جهت تزریق هوای اجباری به محفظه‌ی احتراق استفاده می‌شود. هدف از تزریق هوای اجباری افزایش کمیت اکسیژن موجود در محفظه‌ی احتراق و ایجاد احتراق کامل‌تر و کارآمدتر است.

پاک کننده مکانیکی خاکستر

این وسیله در تجهیزات حرارتی با سوخت جامد، برای پاک کردن رسوبات و خاکسترهای تجمع یافته بر روی سطوح داخلی محفظه‌ی احتراق ساخته می‌شود.

فن تخلیه هوای القایی

برای تخلیه‌ی هوای القایی در خروجی گازهای دودی و انتقال آن‌ها به دودکش از این دسته فن‌ها استفاده می‌شود. هدف از این تخلیه، افزایش کارایی انتقال حرارت و کمک به دفع گازهای دودی و آلاینده‌ها در داخل بویلر و انتقال آن به محیط خارج است.

انواع دیگ بخار واتر تیوب

بویلرهای واترتیوب در سه دسته‌بندی کلی قرار گرفته‌اند که در زیر لیست شده اند:

• بویلر عمودی ساده
• بویلر استرلینگ
• بویلر بابکوک و ویلکاکس

بویلر عمودی ساده

این یکی از انواع بویلر است. در این نوع آب در داخل یک پوسته‌ی استوانه‌ای عمودی شروع به جوشیدن می‌کند. اجزای اصلی این بویلر شامل چاله‌ی خاکستر، شیر کنترل تغذیه، گودال آتش، محفظه‌ی احتراق، محفظه‌ی عبور گازهای حاصل از احتراق، کلید قابل ذوب شدن، گیج آب، پوسته‌ی استوانه‌ای، محفظه‌ی بخار، دریچه‌ی بازدید، گیج فشار، شیر قطع و وصل، شیر اطمینان و دودکش است.

در این نوع بویلر، سوخت و هوا در محفظه‌ی احتراق افزوده می‌شود و پس از احتراق، مقداری گرما آزاد می‌شود که این گرما منجر به افزایش درجه حرارت آب می‌شود. هنگامی که آب گرم شد و بخار تشکیل شد، بخارهای ایجاد شده در محفظه‌ی بخار جمع‌آوری شده و این تولید بخار تا هنگامی که یک نیروی مطمئن برای موتورها یا توربین‌ها فراهم آورد ادامه می‌یابد.

بویلر استرلینگ

این نوع از بویلر واتر تیوب، برای تولید بخار با ظرفیت 50,000 کیلوگرم بر ساعت و فشار عملکردی 60 کیلوگرم نیرو بر سانتی‌متر مربع (حدود 60 بار) استفاده می‌شود. این نوع بویلر دارای سه درام بخار است. این نوع بویلر شامل سه درام بخار و همینطور دو ماد درام است. درام بخار در قسمت بالایی و ماد درام در قسمت پائینی بویلر قرار دارد. این دو درام به واسطه‌ی مجموعه‌ای از لوله‌‌ها به یکدیگر متصل اند.

بویلر بابکوک و ویلکاکس

این نوع، یک بویلر واترتیوب افقی است که دارای یک درام بخار ساخته شده از استیل است. پوسته‌ی بویلر تحت عنوان درام آب و بخار شناخته می‌شود. این درام از قسمت پایینی به دو لوله‌ی کوتاه و بلند متصل می‌شود. لوله‌ی کوتاه‌تر به سری خروجی بالا و لوله‌ی بلند به سری خروجی پائین متصل است. این سری‌ها به یک دسته لوله متصل است که به صورت مایل با زاویه‌ی 15 درجه قرار گرفته‌اند.

همینطور این بویلر شامل یک گیج فشار است، که فشار بویلر را نشان می‌دهد. نشانگر سطح آب هنگامی که فشار داخل درام به حدی بالاتر از فشار طراحی رسید، شیر اطمینان باز شده و بخار داخل سیستم را به سمت اتمسفر تخلیه می‌کند. همینطور یک سوپر هیتر در این نوع بویلرها تعبیه می‌شود که وظیفه‌ی آن تامین بخار سوپر هیت برای مصارف خاص است و عملکرد آن به گونه‌ای است که بخار اشباع تولید شده در داخل محفظه را دریافت کرده و مجدد به سمت محفظه‌ی احتراق مشعل برده و بخار سوپر هیت را از سمت دیگر خارج می‌نماید.

مشعل در این نوع از بویلرها در زیر سری خروجی بالا تعبیه شده است. گازهای داغ حاصل احتراق، توسط بفل‌‌هایی در محوطه‌ی زیر درام به سمت نقاط مختلف و در نهایت به سمت دودکش هدایت می‌شوند. نمایی از این بویلر در شکل زیر ارائه شده است.

بویلر واتر تیوب افقی بابکوک و ویلکاکس

انواع آرایش بویلر بخار واتر تیوب

علاوه بر دسته‌بندی بیان شده در بخش‌های قبلی، بویلرهای واتر تیوب بر اساس نحوه‌ی ساخت، به سه گونه‌ی A-type، D-type و O-type دسته‌بندی می‌شوند. این گونه‌ها در شکل های زیر ارائه شده‌اند.

بویلر واتر تیوب با آرایش A

بویلر واتر تیوب با آرایش D

بویلر واتر تیوب با آرایش O

این نوع از بویلرها به صورت گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. گازهای احتراقی تولید شده در کوره در داخل کوره شروع به گردش می‌کنند. سپس در داخل دسته لوله‌‌های همرفتی به گردش در می‌آیند، در نهایت وارد اکونومایزر شده و از دودکش خارج می‌شوند. در این نوع، جریان در داخل بویلر همانند Type-A و Type-O به دو بخش تقسیم نمی‌شود.

در صورت تعبیه‌ سوپرهیتر در داخل بویلر واتر تیوب Type-D، می‌توان آن را به عنوان ساده‌ترین نوع بویلر در نظر گرفت، چراکه هیچ نگرانی بابت توزیع نادرست جریان بین مسیرهای موازی که در بویلرهای Type-A و Type-O وجود دارد، احساس نمی‌شود. به دلیل توزیع وزن مناسبی که بویلرهای Type-A و Type-O دارند، این دو نوع برای واحدهای سیار مناسب هستند. همینطور بویلرهای اجاره‌ای نیز از این دو نوع بویلر انتخاب می‌شود.