بویلر (Boiler) در لغت به معنی جوشاننده می باشد. در واقع سیستم بویلر، که در کشور ما با نام دیگ نیز شناخته میشود، فرآیند بویلینگ (Boiling) را انجام میدهد. در واقع وظیفه بویلرها رساندن دمای یك سیال به نقطه جوش آن می باشد. به طور کلی در صنایع گرمایشی، عموماً دیگ یا بویلر به دستگاهی گفته می شود كه فرآیند جوش آوردن یا گرم كردن یك سیال را انجام میدهد.
از بویلرها به صورت عمومی برای تولید بخار استفاده می شود. بخش تولید بخار از بویلر استفاده می کند تا انرژی لازم را به منبع آب شیرین و تولید بخار اضافه کند. این انرژی از احتراق سوخت های فسیلی یا از گرمای زباله ها طی یک فرآیند آزاد ایجاد می شود.
دیگ آب گرم، دیگ بخار و دیگ روغن داغ از انواع مختلف بویلرها محسوب می شوند . دیگ هایی که برای مصارف خانگی و ساختمانی (غیر از بیمارستان ها و برخی صنایع) ساخته میشوند به طور معمول از نوع آب گرم می باشد. آنها ظرفیتی ازچند کیلووات (Kw) تا حداکثر یک مگاوات (Mw) دارند و ظرفیت آن بیانگر مقدار انرژی حرارتی است که به آب منتقل می شود.
بویلر چیست؟
بویلر یک مخزن پرفشار است که سطح انتقال حرارت را بین احتراق و سیال فراهم می کند. داخل بویلر دو بخش وجود دارد، یک طرف حرارت و طرف دیگر یک سیال است. بویلر یا دیگ معمولا با سیستم های مختلفی ادغام می شود. تمام بخش های داخلی یک بویلر از آلیاژ آهنی ساخته شده است. بویلرها از نظر جنس به دو دسته چدنی و فولادی تقسیم میشوند. بویلر چدنی برای تولید بخار کم فشار ساخته می شود و بقیه بویلرها از جنس فولاد هستند.
در هر جایی که نیاز به ایجاد بخار است، احتمالا یک بویلر پیدا خواهید کرد. بویلرها برای بخش های تجاری، صنعتی، ابزار و سایر محصولات تولید می شوند. از بویلر و دیگ بخار برای ایجاد خمیر کاغذ، تولید برق و فرآوری مواد غذایی استفاده می شود. با افزایش اندازه و نیاز به عملکرد بیشتر بویلر، پیچیدگی آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
اجزای اصلی بویلر
بویلر یکی از مولفه های اصلی سیستم تولید بخار می باشد که از سه بخش اصلی تشکیل شده است. این سه بخش اصلی عبارتند از:
- سیستم آب تغذیه
- سیستم بخار
- سیستم سوخت
اگر بخواهیم جزئی تر و دقیق تر اجزای اصلی سیستم بویلر را به شما معرفی کنیم، دیگ‌ها از بخشهای زیر تشکیل میشوند
- گرم کننده آب تغذیه: آب دیگ بخار را قبل از گرمایش توزیع می کند. این کار هم کارایی سیستم را بالا می برد و هم از وارد شدن شوک حرارتی به دیگ بخار جلوگیری می کند.
- دی اریتر: اکسیژن و سایر گازهای حل شده در آب را از بین می برد. اکسیژن باعث خوردگی و آسیب به لوله ها و بویلر می شود.
- پمپ تغذیه: آب تغذیه را به دیگ بخار پمپاژ می کند.
- اکونومایزر: یک مبدل حرارتی می باشد که به دیگ بخار متصل می شود و آب را گرم می کند، اما از نقطه جوش فراتر نمی رود.
- سوپرهیتر: یک مبدل حرارتی است که دما را تا بیشترین حالت ممکن بالا می برد.
- کندانسور: کار خنک سازی و سرد کردن را بر عهده دارد.
- مخزن زیر آب: املاح موجود در آب در این مخزن جمع آوری می شوند تا از خرابی و آسیب رسیدن به بویلر جلوگیری شود.
- کنترل کننده ها: در مسیر جریان بویلر قرار دارند و جریان آب و بخار را نمایش می دهند. همچنین جریان سوخت و ترکیبات شیمیایی سوخت و هوا را نیز نشان می دهند
انواع بویلر
بویلرها دارای انواع مختلفی هستند که توسط تولید کنندگان زیادی و با ساختارهای متفاوتی تولید می شوند. نمونه های جدیدتر بویلر باعث شده تا مدل های قدیمی از دسترس خارج شوند و دیگ های بخار جدید جای خود را در بین صنعت گران باز کنند. سه نوع بسیار کاربردی و پر طرفدار بویلرها عبارتند از دیگ آب گرم، دیگ روغن داغ و دیگ بخار. در ادامه هر سه نوع را کامل توضیح می دهیم و کاربرد هر یک را می گوییم.
بویلر آب گرم
دیگ آب گرم بسیار ارزشمند هستند و گرمای زیادی را تولید می کنند. دیگ آب گرم با جاسازی در موتورخانه و با چرخش آب گرم به تجهیزات حرارتی مانند رادیاتورها، بخاری های پایه و سیستم های گرمایشی و انتقال حرارت به آنها گرمای محیط را تامین می کند. این بویلرها ممکن است با برخی دیگر از سیستم های گرمایشی مطابقت نداشته باشند.
دیگ آب گرم وسیله ای برای گرم کردن آب مورد استفاده در سیستم های گرمایشی، تهویه و سیستم های تامین آب گرم ساختمان ها و انواع دیگر سازه ها است. دیگ های آب گرم چدنی، که آب را تا دمای بالاتر از 115 درجه سانتیگراد گرم نمی کنند، برای گرم کردن ساختمان های مسکونی و عمومی استفاده می شوند.
چندین مدل دیگ آب گرم چدنی وجود دارد که همه آنها از بخش های جداگانه و مخصوص لوله ای شکل ساخته شده اند. محفظه های داخلی هر بخش، که در آن آب گرم شده گردش می کند، در هنگام مونتاژ بویلر، با بازوهایی در بالا و پایین به هم وصل می شوند. همچنین یک کوره و محفظه احتراق در زیر دو مجموعه به صورت متقارن مونتاژ شده است. ممکن است از سوخت های مختلفی در دیگ آب گرم چدنی استفاده شود.
اگرچه بسیاری از افراد فکر می کنند که دیگ های آب گرم بسیار پر مصرف هستند اما اینگونه نیست زیرا این دیگ ها، آب گرم شده را به طور مکرر بازیافت و استفاده می کنند و نسبت به دیگر سیستم های گرمایشی موجود، انرژی بیشتری استفاده نمی کنند. اکثر بویلرهای آب گرم در واقع سازگار با محیط زیست هستند و راندمان بالایی دارند.
دیگ های آب گرم بسیار پایدارتر از پمپ های حرارتی و کوره ها هستند زیرا از اجزای متحرک بیشتری تشکیل شده اند.
بویلر روغن داغ
به طور معمول، آب به عنوان یک حامل گرما برای سیستم های گرمایش صنعتی عمل می کند. در دماهای بالاتر، آب نیاز به فشار زیاد دارد که ممکن است همیشه از نظر نصب یا ایمنی مطلوب نباشد. دیگ روغن داغ برای سیستم های گرمایشی صنعتی بسیار مناسب هستند و درجه حرارت بالایی را با فشار کم و ایمن تامین می کنند.
در بویلرهای روغن، از مایعات حرارتی مصنوعی و روغن پایه استفاده می شود. این مایعات و روغن در فشارهای بالا کار می کنند، تا 300 درجه سانتیگراد می رسند و هنگام عبور از سیستم گرمایشی گرما تولید می کنند.
از بویلر روغن داغ در صنایع زیر استفاده می شود:
- صنایع غذایی
- صنایع نساجی
- صنعت قیر و ایزوگام
- صنعت چوب
- تولید چرم
- ساخت بتن و سیمان
بویلر بخار
یکی از آسانترین راه های انتقال گرما و حرارت استفاده از بخار آب است. آب به دلیل ظرفیت حرارتی بالایی که دارد و همچنین ارزان و در دسترس بودنش به عنوان یک انتقال دهنده حرارت عالی مورد استفاده قرار می گیرد.
دیگ بخار نوعی سیستم تبادل گرما است که با استفاده از آن آب از طریق احتراق یک سوخت و لوله ای که در آب فرو رفته است، تا دمای جوشش گرم می شود. سپس گرمای تولید شده در این دیگ به عنوان بخار وارد سیستم می شود. این بخار از طریق سیستم های لوله ای در تجهیزاتی که گرم می شوند، اعم از کویل های آب گرم در واحد های انتقال هوا یا سایر تجهیزات گرمایشی، جریان می یابد.
دیگ بخار از طریق احتراق بین سوخت و هوا عمل می کند و شعله را به درون لوله هایی که در آب غوطه ور هستند، هدایت می کند. سپس گرمای حاصل از احتراق از لوله به آب منتقل شده و آب تبخیر می شود. در نهایت این بخار به لوله کشی منتقل می شود تا در برنامه گرمایشی خاص مورد استفاده قرار گیرد.
برای داشتن یک بویلر بخار کارآمد، تصفیه مناسب آب از اهمیت زیادی برخوردار است. این به دلیل وجود مواد جامد محلول در آب است که می تواند باعث ایجاد ترک در پوسته یا خوردگی دیگ بخار شود. یک ترک یا خوردگی نازک در پوسته دیگ بخار می تواند باعث کاهش چشمگیر راندمان فرایند انتقال حرارت و افزایش هزینه سوخت شود.
بخار در طیف گسترده ای از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. به طور مثال در نیروگاه ها، کارخانه ها و توربین های تحت فشار بخار در نیروگاه های برقی استفاده می شود.
همچنین از دیگ بخار برای گرمایش، پیشرانه، اتمی سازی، تامین رطوبت، استریلیزه کردن، نیروی محرکه و شستشو و تمیز کردن استفاده می شود.
از بویلر بخار در صنایع زیر نیز استفاده می شود:
- نیروگاه های حرارتی
- صنایع غذایی
- صنایع داروسازی
- صنایع نفت و پتروشیمی
- تهویه هوای گرمایشی و سرمایشی
- صنایع نساجی
- بیمارستان ها
- خشک شویی ها
- صنایع کاغذسازی
- صنایع پلاستیک سازی
طریقه محاسبه حجم و ظرفیت بویلر
برای انتخاب درست بویلر باید ظرفیت و حجم آن را بدانید تا بتوانید بویلر مناسب و مورد نیاز خود را تهیه کنید. منظور از تعیین ظرفیت بویلر مشخص کردن میزان خروجی بخار مورد نیاز شما است.
اکثر مشتریان نمی دانند که چگونه باید ظرفیت بویلر و دیگ بخار مورد نیاز خود را محاسبه کنند. زیرا این محاسبه کردن بسیار زمان‌بر و پیچیده است.
اولین راه برای محاسبه دقیق ظرفیت و حجم بویلر کمک گرفتن و راهنمایی خواستن از مشاوران فروش است. اما اگر تمایلی به مشاوره گرفتن ندارید، می توانید خودتان از طریق زیر ظرفیت مورد نیاز خود را پیدا کنید.
به طور متوسط هر تن بخار 500 تا 600 هزار کیلو کالری قدرت ایجاد می کند. حال شما باید میزان حجم بخار مورد نیاز خود را محاسبه کنید، البته باید به میزان گرمایش تولیدی، اتلاف حرارتی و طراحی خطوط انتقال توجه داشته باشید. بعد از محاسبه حجم بخار باید فشار کار دستگاه را حساب کنید. به این نکته توجه داشته باشید که بخار در فشارهای مختلف دمای مشخصی دارد.
با محاسبه حجم بخار و فشار کار دیگ بخار و همچنین نوع سوخت مصرفی دستگاه می توانید ظرفیت بویلر مورد نیاز خود را پیدا کرده و آن را خریداری کنید.
روش دیگری برای محاسبه ظرفیت دیگ بخار وجود دارد که عبارت است از:
- ظرفیت حرارتی = * 1.2بار حرارتی کل ساختمان
- بار حرارتی کل ساختمان = بار گرمایش ساختمان + بار آبگرم مصرفی
همچنین در زیر جدولی آورده شده است که با استفاده از آن می توانید ظرفیت و حجم بویلر و دیگ بخار مورد نیاز خود را محاسبه کنید.
بویلرها به مخزن آب سرد نیاز ندارند. آنها از سیلندرهای تحت فشار استفاده می کنند. این کار باعث صرفه جویی در هزینه ها و سوخت می شود.
بویلرها نصب آسانی دارند. دیگ های بخار معمولا خیلی راحت تر و سریعتر از سایر دیگ ها نصب می شوند.
همچنین بویلرها دارای شیرهای چندگانه هستند و می توانند از چندین شیر آب یا دوش به طور همزمان و بدون کاهش فشار آب استفاده کنند.
معایب بویلرها
بویلرها به فضای زیادی نیاز دارند. آنها به یک استوانه آب گرم احتیاج دارند که می تواند فضای زیادی را به خود اختصاص دهد.
بویلرها میزان آب گرم محدودی تولید می کنند. مقدار آب گرم تولیدی به میزان حجم مخزن شما بستگی دارد. وقتی آب گرم تمام شود باید منتظر بمانید تا مخزن دوباره گرم شود.
آنها همچنین گرما را از دست می دهند. یک مخزن آب گرم در صورت عایق بندی نشدن صحیح می تواند گرما را از بین ببرد و ناکارآمد باشد.