طبقه بندی بویلرها + آموزش تعمیر و نگهداری آنها
طبقه بندی بویلرها بر اساس مسیر عبور آب و گاز داغ
طبقه بندی بویلرها امری بسیارمهم است و این دسته‌بندی، مهم‌ترین نوع دسته بندی در یک بویلر یا دیگ بخار است. بر این اساس، بویلر یا دیگ بخار به دو دسته بویلر واتر تیوب (Water Tube Boiler) و بویلر فایر تیوب (Fire-tube Boiler) تقسیم می‌شوند. بویلر یا دیگ بخار واتر تیوب را بویلر آب در لوله نیز می‌نامند و بویلر فایر تیوب نیز بویلر آتش در لوله نامیده می‌شود.
بویلر واتر تیوب (Water Tube Boiler)
در برخی از بویلرها، آب از داخل تعدادی از لوله‌های کوچک در حال جریان است و گرما از طریق احتراق گازهای اطراف این لوله به آب داخل لوله داده می‌شود. بنابراین این نوع از بویلرها، بویلرهای واتر تیوب یا آب در لوله نامیده می‌شوند. توجه کنید که بویلرهای آب در لوله نیز با توجه به جهت قرارگیری لوله ها، انواع مختلفی را در بر می‌گیرند.
بویلر فایر تیوب (Fire Tube Boiler)
نوع دیگری نیز از بویلرها موجود است که در آنها گاز داغ از داخل لوله‌های موجود در سیستم عبور می‌کند و همزمان این لوله‌ها توسط آب، احاطه شده‌اند. این بویلرها آتش در لوله نامیده می‌شوند. البته به صورت رایج در صنایع مختلف، این بویلرها را فایر تیوب می‌نامند و همانند بویلرهای واتر تیوب، انواع گوناگونی دارند.
دسته‌بندی بویلر بر اساس مسیر جریان آب
از آن‌جایی که آب، سیال اصلی در بویلر یا دیگ بخار است، مسیر گردش و جریان آن اهمیت بسیار زیادی دارد و یکی از دسته‌بندی‌های بسیار مهم در بویلرها مسیر حرکت جریان و گردش آب است.
گردش طبیعی
گردش و جریان آب در بویلرهای گردش طبیعی، ناشی از متفاوت بودن چگالی آب است. این تفاوت چگالی به دلیل گرم شدن آب به وقوع می‌پیوندد. در بویلرهای گردش طبیعی، سیال مورد نظر فرایند جابه‌جایی را طی می‌کند.
گردش اجباری
نوع دیگری از بویلرها نیز موجود هستند که در آنها یک پمپ آب، باعث جریان یافتن آب در طول مسیر آن می‌شود. تحت این شرایط، نرخ تولید بخار افزایش می‌یابد. در واقع پمپ آب تغذیه، فشار آب تغذیه را تا مقدار مطلوبی افزایش می‌دهد و اندازه این فشار در یک بویلر گردش اجباری به گونه‌ای تنظیم می‌شود که بخار در ناحیه زیر بحرانی به صورت پایا حضور داشته باشد.
دسته‌بندی بر اساس نحوه قرار گرفتن بویلرها
بویلرها را می‌توان بر اساس مکان قرارگیری آنها به سه دسته افقی، شیب‌دار و عمودی تقسیم‌بندی کرد. در واقع، اگر محور قرارگیری بویلر به صورت افقی باشد، بویلر را بویلر افقی می‌نامند. به صورت مشابه می‌توان بیان کرد که اگر محور قرارگیری بویلر به صورت عمودی باشد، بویلر را بویلر عمودی و اگر محور بویلر شیب‌دار باشد، بویلر را بویلر شیب‌دار می‌نامند.
دسته‌بندی دیگ بخار بر اساس مکان کوره
بویلرها را می‌توان بر اساس نحوه قرار گرفتن و مکان کوره‌ها به دو دسته کلی تقسیم‌بندی کرد. دسته اول، بویلرهایی هستند که در آنها کوره در داخل پوسته قرار گرفته است. این بویلرها به بویلرهای درون سوز(internally-Fired)معروف اند.
نوع دیگری نیز از بویلرها موجود است که کوره در بیرون پوسته قرار گرفته است. این بویلرها را بویلرهای برون سو (Externally Fired) می‌نامند
دسته‌بندی دیگ بخار بر اساس فشار بخار تولید شده
همانطور که اشاره شد، بویلرها وظیفه تولید آب داغ یا بخار آب داغ را بر عهده دارند. این بویلرها بر اساس فشار بخاری که تولید می‌کنند به پنج دسته کلی تقسیم می‌شوند. دسته اول بویلرهای فشار پایین هستند و دسته دوم بویلرهایی با فشار متوسط را شامل می‌شوند. دسته سوم نیز بویلرهایی با فشار بالا هستند. دو دسته دیگر بویلرها با توجه به فشار بحرانی تعریف می‌شوند و شامل دو دسته بویلر زیر بحرانی و بویلر فوق بحرانی هستند.
بویلر یا دیگ بخار فشار پایین
بویلری که بخار را در فشار محدوده ۲۰-۱۵ بار (bar) تولید می‌کند را در دسته بویلرهای فشار پایین (Low Pressure Boilers) قرار می‌دهند. در این حالت از بخار برای فرایند گرمایش استفاده می‌شود.
بویلر یا دیگ بخار فشار متوسط
بویلر یا دیگ بخار فشار متوسط (Medium Pressure Boiler)، بویلری است که فشار کاری بخار آن در محدوده بین ۲۰ تا ۸۰ بار تغییر کند. این بویلر را می‌توان برای تولید توان در نیروگاه استفاده کرد. همچنین به صورت ترکیبی برای تولید توان و گرمایش نیز از آن استفاده می‌شود.
بویلر یا دیگ بخار فشار بالا
همان طور که اشاره شد، دسته‌ای از بویلرها هستند که به آنها بویلرهای فشار بالا (High Pressure Boiler) گفته می‌شود. این بویلرها، بخار را در فشار بالاتر از ۸۰ بار تولید می‌کنند.
بویلر یا دیگ بخار زیر بحرانی
اگر یک بویلر، بخار را در فشار پایین‌تر از فشار بحرانی تولید کند، بویلر زیر بحرانی (Subcritical Boiler) نامیده می‌شود. در واقع بویلرها با توجه به کاربردی که دارند بخار با فشارهای مختلفی را تولید می‌کنند و بسیاری از نیروگاهای توان پیشرفته از بویلر فوق بحرانی (Supercritical Boiler) استفاده می‌کنند.
بویلر یا دیگ بخار فوق بحرانی
این بویلرها، بخار را در فشاری بالاتر از فشار بحرانی تولید می‌کنند. بویلرهای فوق بحرانی، اواپراتور یا تبخیر کننده (Evaporator) ندارند و آب به صورت مستقیم و با فرایند فلشینگ (Flashing) به بخار تبدیل می‌شود.
تعمیر و نگهداری بویلرها
مراحل نگهداری بویلر
نگهداری بویلر به صورت مناسب یکی از مهم ترین کارها برای استفاده بهینه از آن می باشد. کلیه مخازن تحت فشار از جمله بویلرهای صنعتی در صورت عدم نگهداری مناسب ممکن است دچار آسیب هایی همچون پوسته پوسته شدن و هدر رفت انرژی شوند.
برای نگهداری ایمن، کارآمد و درست دیگ بخار می توانید کارهای زیر را انجام دهید
- تمیزکردن بویلر به طور منظم و دوره ای
- کاهش بلودان بویلر
- نظارت و مدیریت کیفیت آب
- بازرسی عایق ها
- تهیه منظم و دقیق گزارش های سرویس و نگهداری
تعمیرات بویلر
تعمیرات دیگ بخار از لحاظ ایمنی و بازرسی دیگ بخار بسیار مهم است. تعمیرات دیگ بخار به صورت کلی در موارد زیر انجام می شود
- رسوب زدایی از قسمت های داخلی و مختلف دیگ بخار
- جرم گیری و دوده زدایی از کوره ها و لوله های دیگ بخار
- تعویض لوله های دیگ بخار
- تعمیر و در صورت لزوم تعویض کوره اصلی دیگ بخار
- تعمیر کوره برگشتی دیگ بخار
- تعمیر و تعویض اتصالات و دریچه های مشکل دار دیگ بخار
- تعویض و تعمیر تجهزات کنترلی و شیر آلات دیگ بخار
- تعمیر و تعویض بخش های آتش دان ها و درب های دیگ بخار
- سرویس اساسی و تنظیم اجزا و تجهیزات مکانیکی و الکتریکی مشعل دیگ بخار
اسید شویی دیگ های بخار چگونه است؟
اسید شویی دیگ های بخار یکی از اقدامات اساسی برای نگهداری از دیگ بخار می باشد. بویلرهای بخار عمدتا از جنس فولادهای کربنی ساخته می شوند که سطح داخلی این فلزات که با آب در تماس است، می بایست بدون رسوبات ناخواسته باشد.
رسوبات دارای هدایت حرارتی پایین تری نسبت به فلزات هستند که باعث بالا رفتن دمای فلز در سمت دیواره احتراق می گردد. بنابراین سوخت بیشتری برای تولید بخار نیاز می شود.
بخار در دمای بالا با یون آهن واکنش داده و تشکیل یک لایه یکنواخت از اکسید آهن fe3o4 که به مگنتیت معروف است را می دهد.
در فشار محیط در دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتی گراد آب به عنوان یک ماده اکسید کننده عمل می کند و واکنش الکتروشیمیایی شکل می گیرد و باعث تشکیل لایه ای از مگنتیت می گردد. با گذشت زمان لایه مگنتیت رشد کرده و متخلخل و یا حتی شکسته و جدا می گردد. پس به صورت موضعی این لایه رسوب به شدت ضخیم می شود. به علاوه تاثیر منفی بر روی انتقال حرارت گذاشته و همچنین غیر یکنواختی ضخامت رسوب باعث چسبیدن دیگر رسوبات نمکی ناخواسته مانند کربنات کلسیم می شود.
زمانی که راندمان بویلر بسیار کم می شود، انسداد و یا سوراخ شدن در لوله ها اتفاق می افتد، معمولا تصمیم به تمیزکاری بویلر می نمایند.
این کار معمولا با بریدن چند لوله از قسمت هایی که انتظار داریم که رسوب در آن بیشتر جمع گردد انجام می پذیرد.
پس از بررسی های گسترده متالورژیکی نمونه لوله به همراه رسوب مربوطه جهت تمیزکاری یا اصطلاحا فرایند اسید شویی مورد تست قرار می گیرد.
مراحل اسید شویی دیگ های بخار
جهت انجام پروسه مناسب در جهت اسیدشویی دانستن میزان رسوبات در واحد سطح از مقدمات فرایند می باشد. مراحل به صورت زیر انجام می پذیرد
- چربی گیری
• اسیدشویی با مخلوطی از اسید HF و hcl
• پسیو کردن با استفاده از سیترات آمونیوم و یک اکسید کننده
در طول پروسه اسید شویی دیگ های بخار که با چرخش اسیدکلریدریک و فلوریدریک گرم صورت می گیرد، لایه مگنتیت با اسید واکنش می دهد. بنابراین غلظت آهن در محلول شوینده افزایش خواهد یافت، چرا که مگنتیت را در خود حل می کند. برای محافظت از فولاد لخت شده در مقابل اثر اسید، یک محافظت کننده اسیدی به آن اضافه می شود. مقدار آهن موجود در محلول شوینده در حقیقت پارامتری از نتیجه اسیدشویی و این که اسیدشویی به چه شکل انجام شده می باشد.
اقدامات لازم بعد از اسیدشویی دیگ بخار
هنگامی که مقدار آهن در محلول ثابت بماند تمام مگنتیت حل شده و مرحله اسیدشویی پایان می یابد.
بعد از مرحله اسیدشویی سطح فولاد واکنش پذیر و مرطوب خواهد بود و اکسیژن باعث تشکیل اکسید خواهد شد.
در حقیقت آخرین مرحله از تمیزکاری بویلر زدودن این زنگ آهن و ایجاد یک لایه فیلم اکسید آهن پسیو می باشد.
برای زدودن این زنگ آهن در ابتدا از یک محلول اسید سیتریک استفاده می شود، سپس اسید سیتریک با آمونیاک خنثی شده و تشکیل سیترات آمونیاک با یک PH قلیایی می شود.
معمولا آهن حل شده به شکل هیدروکسید رسوب خواهد کرد. اما به دلیل تمایل شدید سیترات آمونیوم به تشکیل کمپلکس، آهن به صورت محلول باقی می ماند. یک معرف اکسیژن زای قوی به سیترات آمونیوم برای فعال سازی یون های فرو برای اکسید شدن و تبدیل آهن فلزی به حالت فریک یکنواخت اضافه می شود. این عمل باعث پدیدار شدن یک لایه نازک، پسیو و چسبنده اکسید آهن fe2o3 می شود.
دیدگاهتان را بنویسید