به مجموعه دستگاههایی که توانایی تبدیل آب به بخار را دارند، بویلر یا دیگ بخار گویند. بویلرهای گوناگون بسته به دما و فشار بخاراتی که تولید میکنند، انواع متفاوت و کاربردهای مختلفی دارند. همچنین با توجه به مکان جغرافیایی نصب بویلر نوع سوخت آنها نیز ممکن است، متفاوت باشد. برای ایجاد حرارت در بویلر از سوختهایی چون ذغال سنگ، گاز طبیعی، نفت و مشتقاتش و یا حتی الکتریسیته استفاده میشود.
دستهبندی انواع بویلر
بویلرهای گوناگون را میتوان از جهات مختلفی دستهبندیبندی کرد؛ ظرفیت، محتوی لولهها، تیپ و شکل بویلر و چگونگی سیرکلاسیون؛ اما احتمالا بهترین نوع دستهبندی بر اساس ظرفیت است که تا حدی سایر موارد نیز را از هم جدا میکند.
- بویلر سکشنال: این نوع بویلرها کمترین ظرفیت را از بین انواع بویلرها دارند و بیشتر به جهت تولید بخار داغ فشار پایین برای سیستمهای مرکزی به کار میروند.
- شِل بویلر یا بویلر فایر تیوب: این نوع دیگ بخار ظرفیت پایینتری نسبت به نوع واتر تیوب دارد و بیشتر در کارگاهها و کارخانجاتی با مصرف بخار اندک مورد استفاده قرار میگیرد.
- بویلر واتر تیوب: دارای ظرفیت بسیار بالایی است و در صنعت و بخصوص مجتمعهای پتروشیمی و نیروگاهها مورد استفاده قرار میگیرد.
بویلر فایرتیوب
در بویلرهای نوع فایرتیوب (Fire tube)، لولهها در معرض گازهای حاصل از کوره قرار میگیرند. سپس لولهها از میان بدنه بویلر که آب تغذیه در آن جای گرفته است، گذر کرده و توسط آب پوشیده میشوند. اصولاً در زمانی که فشار بخار مورد نیاز کمتر از 30 اتمسفر باشد می توان از بویلر فایرتیوپ استفاده کرد و گازهای احتراق را از درون لولهها و آب و بخار را درون بدنه قرار داد. اين بويلرها در ظرفيت كم از حدود چند صد كيلوگرم در ساعت تا نهایت 25 تن در ساعت ظرفیت تولید دارند. بویلرهایی با ظرفيت 12 الي 15 تن در ساعت به بالا دارای دو محفظهی احتراق (لوله آتش) و دو مشعل هستند.
از مزایای بویلرهای بخار فایرتیوب ساختار ساده و جمع و جور آنها، کارایی نسبتا مناسب و ارزانتر بودن از بویلرهای واترتیوب است. این نوع بویلر معایبی نیز دارد که مهمترین آنها محدودیت در فشار بخار خروجی است. همچنین بخار هروجی از آن تماما خشک نمیباشد و مدت زمان راهاندازی نسبتا بالایی دارد. در کل میتوان گفت توان توليد بخار و همچنین راندمان در اين نوع بويلر به نسبت بویلر فایرتیوب پایينتر است.
بویلرهای فایر تیوب یا لوله آتشی بعلت داشتن محفظهی بزرگ آبِ تحت فشار از نظر فشار و ظرفيت محدوديت دارند و معمولاً براي فشارهاي پايين مانند 6 اتمسفر و در نهایت تا 30 اتمسفر طراحی میشوند. البته امکان ساخت بویلرهای فایرتیوب با ظرفیت بالاتر نیز وجود دارد، اما به دلیل بعضی مسائل از جمله مشکلات ساخت و قطر بالای مورد نیاز برای ضخامت جدارهی محفظه از نظر اقتصادی به صرفه نخواهند بود.
بویلر واترتیوب
نحوه کارکرد بویلر واترتیوب برعکس بویلر فایرتیوب است. به این شکل که آب در داخل لولهها در گردش است و لولهها توسط گازهای داغ حرارت داده میشوند. بدین ترتیب تبادل گرمایی انجام شده و بخار تولید میشود. به دلیل قطر پایین لولهها یک بویلر واترتیوب توانایی تحمل فشار بالاتری نسبت به بویلر فایرتیوب دارد که آن را برای مکانهای مانند نیروگاهها و سایر مصارف صنعتی نیازمند بخار پرفشار مناسب میکند. بنابراین در کاربردهای فشار بالا مانند نیروگاه های بخار و سایر مصارف صنعتی با بخار فشار بالا مورد استفاده قرار میگیرد.
اين نوع بویلرها برای توليد بخار با فشار، دما و تناژ بالا تا ظرفیت 500 تن در ساعت مناسب است. برخلاف بویلر فایرتیوب به علت حجم كمتر آب موجود در بویلر زمان راه اندازی و عكس العمل آن نسبت به سيستم كنترلي، سريعتر است. به علت اينكه ظرفيت انتقال حرارت مربوط به جريان گاز در اين نوع بویلر از بویلر لولهی آتش بیشتر است، سطوح انتقال حرارت در آنها كمتر بوده و در نتيجه افت فشار نيز كمتر است. به دلیل قیمت بالای این نوع بویلر استفاده از آن در تناژ پایين (كمتر از 25 تن بر ساعت) به صرفه نیست.
دیگ بخار واتر تیوپ بیشتر در نیروگاهها و صنایع سنگینی که به بخار با فشار بالا (تا حدود 300 بار) نیاز باشد مورد استفاده قرار میگیرد و بنا به ظرفیت ممکن است دارای درام بالا و پائین و یا فقط درام بالا باشد.
تجهیرات معمول به کار گرفته شده در یک بویلر و وظایف آنها
•اکونومایزر: پیشگرم کردن آب تغذیه
•سوپر هیتر: گرمکردن مجدد بخارات اشباع تولیدی توسط گازهای احتراق (حذف قطرات آب تبخیر نشده – بالابردن دمای بخار تولیدی)
•درام آب تغذیه: مخزنی برای ذخیره آب ورودی، بازگشت آب تبخیر نشده و توزیع آب بین لولهها (در بعض طراحیها آب از قسمت درام بخار وارد سیستم میشود.)
•درام بخار: مخزنی برای ذخیرهی بخار خارج شده از لولهها، ارسال بخار به سوپر هیتر و برگشتدادن آب تبخیر نشده در لولهها
•رگولاتور: سوپاپ اتوماتیک کنترل سطح آب ورودی به درام آب تغذیه
•ایر پریهیتر: پیشگرم کردنهوای احتراق توسط گازهای خروجی
•سیستم بلو دون: این سیستم آب بیکیفیت دارای پتانسیل رسوبشدن را از سیستم خارج میکند.
•سیستم سوخت: رسانندهی گاز یا سایر سوختها به مشعل
•سیستم تامین آب: پمپها، لولهها، کنترلرها و سایر تجهیزاتی که آب مناسب بویلر را به آن انتقال میدهند.
•دی سوپر هیتر: تجهیزی برای پایین آوردن یا ثابت نگهداشتن دمای بخار
•ریهیتر: در بعضی از بویلرها نقش حرارت دادن دوباره به بخار را دارد.