دیگ بخار

دیگ بخار، اصلی ترین جزء بسیاری از صنایع، دستگاهی است که با تبدیل آب به بخار پر فشار، انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و در صنایع مختلف از نیروگاه‌های عظیم تا کارخانه‌های کوچک، نقش محوری ایفا می‌کند. این دستگاه پرکاربرد با استفاده از سوخت‌های فسیلی، گاز طبیعی یا انرژی‌های تجدیدپذیر، آب را به بخار تبدیل کرده و این بخار با فشار بالا از بویلر خارج شده و برای تولید برق، گرمایش فضاها، راه‌اندازی ماشین‌آلات و بسیاری از فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بویلرها در انواع مختلفی طراحی می‌شوند و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب هستند، از دیگ‌های بخار خانگی کوچک گرفته تا بویلرهای صنعتی عظیم، همه این دستگاه‌ها بر اساس یک اصل ساده اما کارآمد عمل می‌کنند. در ادامه با انواع بویلرها و کاربردهای هر کدام آشنا می‌شوید تا در انتخاب دقیق دیگ بخار مورد نیاز خود، راهنمایی جامعی کسب کنید.

بویلر (دیگ بخار) چیست؟

بویلر یا دیگ بخار یک مخزن بسته است که در آن بخار آب جهت استفاده و مصرف در خارج از آن توسط گرمای ناشی از احتراق سوخت تولید می‌شود. داخل دیگ‌‌بخار شامل دو بخش سمت آتش و سمت آب است که سطوح گرمایی دیگ‌بخار به طور کلی در طرف آتش بویلر هستند. تمام بخش‌های داخلی و تحت فشار یک دیگ‌بخار از آلیاژهای آهنی ساخته می‌شوند و آن ها را از نظر جنس بدنه و قطعات به دو دسته چدنی و فولادی تقسیم‌ می‌کند. دیگ‌بخار چدنی برای تولید بخار کم فشار ساخته می‌شود و به همین دلیل بیشتر در مواردی نظیر سامانه‌های گرمایش مرکزی استفاده می شود اما اکثرا دیگ‌های بخار از جنس فولاد ساخته می شوند و در صنایع مختلف استفاده می شوند.

به زبان ساده دیگ بخار دستگاهی صنعتی است که با استفاده از انرژی حرارتی، آب را به بخار تبدیل می‌کند. این بخار تولید شده، انرژی قابل توجهی را در خود جای داده و در صنایع مختلف کاربردهای بسیار متنوعی دارد. (بویلر Boiler دستگاهی است که آب را به یک منبع انرژی قدرتمند تبدیل می‌کند)

انواع دیگ بخار (Steam Boiler)

دیگ‌های بخار بر اساس عوامل مختلفی مانند نوع سوخت مصرفی، فشار کاری، ظرفیت تولید بخار و نحوه انتقال حرارت طبقه‌بندی می‌شوند. در زیر به برخی از مهم‌ترین انواع دیگ بخار اشاره می‌شود:

1. بر اساس نحوه انتقال حرارت

• دیگ بخار فایر تیوب Fire Tube Boiler (لوله آتش): در این نوع دیگ، گازهای داغ حاصل از احتراق از درون لوله‌ها عبور می‌کنند و آب اطراف لوله‌ها را گرم می‌کنند. این نوع دیگ معمولاً برای فشارهای پایین و ظرفیت‌های کم مناسب است.
• دیگ بخار واتر تیوب Water Tube Boiler (لوله آب): در این نوع دیگ، آب درون لوله‌ها جریان دارد و گازهای داغ اطراف لوله‌ها را احاطه می‌کنند. دیگ‌های واتر تیوب معمولاً برای فشارهای بالا و ظرفیت‌های زیاد استفاده می‌شوند و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به دیگ‌های فایر تیوب دارند.

 

مشخصه	دیگ بخار لوله آتشی (Fire Tube Boiler)	دیگ بخار لوله آبی (Water Tube Boiler)
ساختار	آب در پوسته قرار دارد و گازهای داغ از درون لوله‌ها عبور می‌کنند.	آب در داخل لوله‌ها جریان دارد و گازهای داغ در اطراف لوله‌ها عبور می‌کنند.
فشار کاری	معمولاً فشار کاری پایین تا متوسط دارد.	قادر به تحمل فشارهای کاری بالا است.
ظرفیت بخاردهی	ظرفیت بخاردهی کمتری نسبت به دیگ‌های لوله آبی دارد.	ظرفیت بخاردهی بالایی دارد و برای تولید بخار زیاد مناسب است.
ابعاد	معمولاً بزرگ‌تر و سنگین‌تر است.	معمولاً کوچکتر و سبک‌تر است.
راندمان	راندمان کمتری نسبت به دیگ‌های لوله آبی دارد.	راندمان بالاتری دارد.
سرعت تولید بخار	سرعت تولید بخار کمتری دارد.	سرعت تولید بخار بالاتری دارد.
کاربرد	بیشتر در کاربردهای با فشار پایین و ظرفیت کم مانند گرمایش ساختمان‌ها استفاده می‌شود.	بیشتر در صنایع سنگین با نیاز به فشار و ظرفیت بخار بالا استفاده می‌شود.
هزینه اولیه	معمولاً هزینه اولیه کمتری دارد.	هزینه اولیه بالاتری دارد.
نگهداری	نگهداری آسان‌تر است.	نیاز به نگهداری دقیق‌تری دارد.
ایمنی	در صورت انفجار، خطر بیشتری دارد.	در صورت انفجار، خطر کمتری دارد.

2. انواع دیگ بخار بر اساس نحوه قرارگیری ایستاده یا خوابیده

دیگ بخار افقی

در دیگ‌های بخار افقی، سطح حرارتی اصلی به صورت افقی قرار گرفته است. این نوع دیگ‌ها معمولاً ظرفیت بالاتری نسبت به دیگ‌های عمودی دارند و در صنایع سنگین و نیروگاه‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند.

• ظرفیت بالا: به دلیل سطح حرارتی گسترده، قادر به تولید بخار با ظرفیت بالا هستند.
• راندمان بالا: به دلیل طراحی بهینه و جریان یکنواخت دود، راندمان حرارتی بالایی دارند.
• پایداری بیشتر: به دلیل وزن بیشتر و پایدار بودن، کمتر تحت تأثیر تغییرات بار قرار می‌گیرند.
• امکان استفاده از انواع سوخت: قابلیت استفاده از طیف گسترده‌ای از سوخت‌ها را دارند.

دیگ بخار عمودی

در دیگ‌های بخار عمودی، سطح حرارتی اصلی به صورت عمودی قرار گرفته است. این نوع دیگ‌ها معمولاً ظرفیت کمتری نسبت به دیگ‌های افقی دارند و در صنایع کوچک و متوسط و برای مصارف گرمایشی استفاده می‌شوند.

• ابعاد کوچک: به دلیل ظرفیت کمتر، ابعاد کوچکتری دارند و نیاز به فضای کمتری برای نصب دارند.
• هزینه اولیه کمتر: به دلیل ساختار ساده‌تر، هزینه اولیه ساخت آن‌ها کمتر است.
• نصب آسان: نصب و راه‌اندازی آن‌ها سریع‌تر و آسان‌تر است.
• وزن کمتر: به دلیل ابعاد کوچکتر، وزن کمتری دارند و حمل و نقل آن‌ها راحت‌تر است.

 

3. بر اساس نوع سوخت مصرفی

•  دیگ بخار سوخت فسیلی

این نوع دیگ‌ها از سوخت‌های فسیلی مانند گاز طبیعی، نفت یا زغال سنگ برای تولید حرارت استفاده می‌کنند. دیگ‌های بخار سوخت فسیلی به دلیل در دسترس بودن سوخت و فناوری تولید نسبتا ساده، از رایج‌ترین انواع دیگ بخار هستند. با این حال، استفاده از سوخت‌های فسیلی باعث تولید گازهای گلخانه‌ای و آلودگی هوا می‌شود.

• دیگ بخار زیست توده (بیوماس)

دیگ‌های بخار زیست توده از مواد زیستی مانند چوب، ضایعات کشاورزی، زباله‌های شهری و پسماندهای صنعتی برای تولید حرارت استفاده می‌کنند. این نوع دیگ‌ها به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر و سازگار با محیط زیست شناخته می‌شوند، زیرا از مواد زائد برای تولید انرژی استفاده می‌کنند و میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهند.

• دیگ بخار برقی

در دیگ‌های بخار برقی، از انرژی الکتریکی برای گرم کردن آب استفاده می‌شود. این نوع دیگ‌ها بسیار تمیز و کم صدا هستند و نیازی به دودکش ندارند. همچنین، کنترل دما و فشار در این نوع دیگ‌ها بسیار آسان است. با این حال، هزینه بالای انرژی الکتریکی در برخی مناطق، استفاده از این نوع دیگ‌ها را محدود می‌کند.

• دیگ بخار خورشیدی

دیگ‌های بخار خورشیدی از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب استفاده می‌کنند. این نوع دیگ‌ها به دلیل استفاده از انرژی پاک و رایگان، از نظر زیست محیطی بسیار مناسب هستند. با این حال، نیاز به فضای بزرگ برای نصب کلکتورهای خورشیدی و همچنین وابستگی به شرایط آب و هوایی، از محدودیت‌های این نوع دیگ‌ها است.

• دیگ بخار ترکیبی

دیگ‌های بخار ترکیبی از دو یا چند نوع سوخت مختلف استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، دیگی که هم از گاز طبیعی و هم از زیست توده استفاده می‌کند، یک دیگ ترکیبی است. این نوع دیگ‌ها به دلیل انعطاف‌پذیری در استفاده از انواع مختلف سوخت و کاهش وابستگی به یک نوع سوخت خاص، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

قیمت دیگ بخار Boiler

قیمت بویلر (Steam Boiler) تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله ظرفیت تولید بخار، نوع سوخت مورد استفاده، جنس مواد اولیه، برند سازنده، پیچیدگی طراحی، اتوماسیون و تجهیزات جانبی قرار دارد. دیگ‌های بخار با ظرفیت‌های مختلف و برای کاربردهای گوناگون تولید می‌شوند، بنابراین قیمت آن‌ها می‌تواند از چند میلیون تومان تا چند میلیارد تومان متغیر باشد. به طور کلی، دیگ‌های بخار با ظرفیت بالاتر، طراحی پیچیده‌تر و استفاده از مواد اولیه با کیفیت‌تر، قیمت بالاتری دارند. همچنین، هزینه‌های نصب، راه‌اندازی و نگهداری دیگ بخار نیز در هزینه‌های کلی آن تأثیرگذار هستند. هنگام خرید دیگ بخار، علاوه بر قیمت، باید به عواملی مانند راندمان حرارتی، طول عمر، هزینه‌های عملیاتی و خدمات پس از فروش نیز توجه کرد. برای دریافت قیمت دقیق دیگ بخار، با کارشناسان شرکت صدرا مهاب تماس گرفته و پس از ارائه مشخصات فنی مورد نیاز، لیست قیمت دریافت کنید.

فرآیند مرحله ای تولید بخار در دیگ بخار

1. تامین آب تغذیه

   • آب سرد و تصفیه شده به داخل دیگ بخار پمپ می‌شود. این آب به عنوان منبع تولید بخار عمل می‌کند.
   • قبل از ورود آب به دیگ، معمولاً از دستگاهی به نام دی اریتور استفاده می‌شود تا اکسیژن محلول در آب را جدا کرده و از خوردگی داخل دیگ جلوگیری شود.

2. اتاقک احتراق

   • در این بخش، سوخت (مانند گاز طبیعی، نفت، زغال سنگ یا زیست‌توده) سوزانده می‌شود تا حرارت لازم برای تبدیل آب به بخار تولید شود.
   • هوای مورد نیاز برای احتراق توسط دمنده‌ها تامین می‌شود.

3. انتقال حرارت

   • حرارت تولید شده در اتاقک احتراق به آب درون دیگ منتقل می‌شود. این انتقال حرارت می‌تواند به روش‌های مختلفی صورت گیرد:
     • هدایت: حرارت از طریق تماس مستقیم جداره‌های اتاقک احتراق با آب منتقل می‌شود.
     • جابجایی: سیال گرم (گازهای داغ حاصل از احتراق) بر روی سطح سردتر (آب) حرکت کرده و حرارت را به آن منتقل می‌کند.
     • تابش: حرارت به صورت امواج الکترومغناطیسی از شعله و جداره‌های داغ به آب تابیده می‌شود.

4. تبخیر آب

   • با افزایش دمای آب، مولکول‌های آب انرژی کافی برای تبدیل شدن به بخار را به دست می‌آورند و به سمت بالا حرکت می‌کنند.
   • در این مرحله، آب از حالت مایع به حالت بخار تبدیل می‌شود.

5. جمع‌آوری بخار

   • بخار تولید شده در قسمت فوقانی دیگ جمع‌آوری می‌شود و از طریق لوله‌ها به سمت تجهیزات مصرف‌کننده هدایت می‌شود.
   • قبل از خروج بخار از دیگ، ممکن است از سوپرهیتر برای افزایش دمای بخار اشباع شده و تبدیل آن به بخار فوق گرم استفاده شود.

6. خروج گازهای دودکش

   • گازهای داغ حاصل از احتراق که حرارت خود را به آب داده‌اند، از طریق دودکش به خارج از دیگ هدایت می‌شوند.

 

اجزای اصلی دیگ بخار Boiler

1. 1. بدنه دیگ (Boiler tank)

      • بخش اصلی دیگ بخار است که آب در آن گرم شده و به بخار تبدیل می‌شود.
      • معمولاً از فولاد با مقاومت بالا ساخته می‌شود تا فشار بخار را تحمل کند.

   2. لوله‌های آتش (Fire Tubes)

      • در دیگ‌های لوله آتش، لوله‌هایی هستند که از داخل پوسته عبور می‌کنند.
      • گازهای داغ حاصل از احتراق از داخل این لوله‌ها عبور کرده و به آب اطراف آن‌ها گرما می‌دهند.

   3. لوله‌های آب (Water Tubes)

      • در دیگ‌های لوله آب، آب در داخل لوله‌ها جریان دارد و گازهای داغ از اطراف لوله‌ها عبور می‌کنند.
      • این نوع دیگ‌ها معمولاً در فشارهای بالاتر کار می‌کنند و راندمان بالاتری دارند.

   4. کوره (Furnace)

      • محفظه‌ای است که در آن سوخت سوزانده می‌شود و حرارت تولید می‌کند.
      • حرارت تولید شده در کوره به آب داخل دیگ منتقل می‌شود.

   5. دودکش (Chimney)

      • گازهای داغ حاصل از احتراق از طریق دودکش به بیرون هدایت می‌شوند.
      • دودکش به ایجاد جریان هوا در کوره کمک می‌کند و به خروج محصولات احتراق کمک می‌کند.

   6. ابزار اندازه‌گیری و کنترل

      • شامل فشارسنج، دماسنج، سطح‌سنج، شیر اطمینان، شیر کنترل، و سایر ابزارهایی است که برای کنترل و نظارت بر عملکرد دیگ استفاده می‌شوند.

   7. اکونومایزر (Economizer)

      • دستگاهی است که از گرمای گازهای خروجی از دودکش برای گرم کردن آب تغذیه استفاده می‌کند.
      • این امر باعث افزایش راندمان دیگ می‌شود.

   8. سوپرهیتر (Superheater)

      • دستگاهی است که دمای بخار اشباع را افزایش می‌دهد.
      • بخار سوپرگرم شده انرژی بیشتری دارد و راندمان توربین بخار را افزایش می‌دهد.
   9. دی اریتور (Deaerator)
      

• دی اریتور دستگاهی است که در سیستم‌های بخار به صورت انتخابی و با تصمیم مهندسین نصب میشود. هوازدا به منظور حذف گازهای محلول در آب تغذیه دیگ بخار استفاده می‌شود. این گازها، به ویژه اکسیژن، می‌توانند باعث خوردگی شدید در لوله‌ها و تجهیزات دیگ بخار شوند.

 

مزایای دیگ بخار یا بویلر

1. تولید انرژی حرارتی و بخار با کارایی بالا: دیگ بخار با تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی و سپس بخار، امکان استفاده گسترده از این انرژی در صنایع مختلف را فراهم می‌کند.
2. کاربردهای گسترده: دیگ بخار در صنایع متنوعی مانند تولید برق، گرمایش ساختمان‌ها، صنایع غذایی، نساجی، کاغذسازی و… کاربرد دارد.
3. قابلیت استفاده از سوخت‌های مختلف: دیگ‌های بخار می‌توانند از انواع مختلف سوخت مانند گاز طبیعی، نفت، ذغال سنگ و حتی زیست‌توده استفاده کنند.
4. کنترل دقیق پارامترهای عملکرد: دیگ‌های بخار به سیستم‌های کنترل دقیق مجهز هستند که امکان تنظیم دقیق پارامترهایی مانند دما، فشار و جریان بخار را فراهم می‌کنند.
5. عمر طولانی و پایداری: دیگ‌های بخار با کیفیت و با استفاده از مواد مرغوب، دارای عمر طولانی و پایداری بالایی هستند.
6. ایمنی و کنترل زیست‌محیطی: دیگ‌های بخار مدرن به سیستم‌های ایمنی پیشرفته‌ای مجهز هستند که از بروز حوادث جلوگیری می‌کنند. همچنین با استفاده از فیلترها و تجهیزات تصفیه، می‌توان آلودگی‌های ناشی از احتراق سوخت را کاهش داد.
7. قابلیت ارتقا و توسعه: دیگ‌های بخار را می‌توان با استفاده از فناوری‌های جدید، ارتقا داده و قابلیت‌های آن‌ها را افزایش داد.
8. انعطاف‌پذیری در طراحی: دیگ‌های بخار را می‌توان با توجه به نیازهای خاص هر صنعت، در اندازه‌ها و ظرفیت‌های مختلف طراحی و تولید کرد.
9. بهینه‌سازی مصرف سوخت: با کنترل دقیق پارامترهای عملکرد، می‌توان مصرف سوخت را بهینه کرده و هزینه‌های عملیاتی را کاهش داد.
10. تامین حرارت برای فرآیندهای صنعتی: بخار تولید شده توسط دیگ بخار در فرآیندهای مختلف صنعتی مانند خشک کردن، استریلیزاسیون و گرمایش استفاده می‌شود.

 

نکات ایمنی کار با دیگ بخار Boiler

نکات کلی ایمنی کار با بویلر

• آموزش کافی: تمامی افرادی که با دیگ بخار کار می‌کنند باید آموزش‌های لازم در زمینه کار با دیگ بخار، اصول ایمنی و اقدامات اولیه در مواقع اضطراری را فرا بگیرند.
• بازرسی‌های دوره‌ای: دیگ بخار باید به طور مرتب توسط افراد متخصص بازرسی شده و تمامی قطعات آن از نظر خوردگی، ترک خوردگی و سایر عیوب بررسی شود.
• نگهداری مناسب: دیگ بخار باید به طور مرتب تمیز و روغن‌کاری شود تا عملکرد صحیح آن تضمین شود.
• رعایت دستورالعمل‌های سازنده: تمامی دستورالعمل‌های سازنده دیگ بخار باید به دقت رعایت شود.
• استفاده از تجهیزات ایمنی: استفاده از تجهیزات ایمنی مانند عینک ایمنی، دستکش، کفش ایمنی و لباس کار مناسب هنگام کار با دیگ بخار ضروری است.
• تهویه مناسب: محل نصب دیگ بخار باید دارای تهویه مناسب باشد تا از تجمع گازهای سمی جلوگیری شود.
• وجود تجهیزات اطفاء حریق: در اطراف دیگ بخار باید تجهیزات اطفاء حریق مناسب مانند کپسول آتش‌نشانی وجود داشته باشد.

نکات ایمنی تخصصی

• کنترل سطح آب: سطح آب دیگ بخار باید همیشه در محدوده مجاز نگه داشته شود. سطح آب پایین یا بالا می‌تواند باعث آسیب دیدن دیگ بخار شود.
• کنترل فشار: فشار دیگ بخار باید به طور مداوم کنترل شود و از افزایش بیش از حد آن جلوگیری شود.
• کنترل دمای گازهای دودکش: دمای گازهای خروجی از دودکش باید به طور مرتب کنترل شود تا از بروز مشکلات احتراق جلوگیری شود.
• بازرسی شیر اطمینان: شیر اطمینان دیگ بخار باید به طور مرتب بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که در صورت افزایش فشار به درستی عمل می‌کند.
• جلوگیری از تماس با سطوح داغ: هنگام کار با دیگ بخار، از تماس مستقیم با سطوح داغ آن خودداری کنید.
• جلوگیری از ورود افراد غیرمجاز: ورود افراد غیرمجاز به محل نصب دیگ بخار ممنوع است.

اقدامات ضروری در مواقع اضطراری

• قطع سریع سوخت: در صورت بروز هرگونه مشکل، اولین اقدام باید قطع سریع سوخت دیگ بخار باشد.
• اعلام خطر: در صورت بروز حادثه، باید بلافاصله به آتش‌نشانی و سایر نهادهای مربوطه اطلاع داده شود.
• تخلیه محل: تمامی افراد باید محل را ترک کرده و به منطقه امن منتقل شوند.

توجه: رعایت نکات ایمنی در کار با دیگ بخار بسیار مهم است و عدم توجه به این نکات می‌تواند منجر به حوادث جبران‌ناپذیری شود.

اهمیت دیگ بخار در انقلاب صنعتی

به نقل از ویکی پدیا: “ماشین بخار اختراع شده توسط جیمز وات، با فراهم آوردن منبع انرژی قدرتمند و پایدار، محدودیت‌های پیشین تولید را از میان برداشت و به عنوان محرک اصلی پیشرفت صنایع مختلف ایفای نقش نمود.”

سخن پایانی

دیگ بخار دستگاهی است که با تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی، آب را به بخار تبدیل می‌کند. دیگ‌های بخار بر اساس معیارهای مختلفی مانند جهت قرارگیری سطح حرارتی، نوع لوله‌ها و فشار کاری طبقه‌بندی می‌شوند. انواع مختلفی از دیگ بخار مانند لوله آتشی، لوله آبی، افقی و عمودی وجود دارد. برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد دیگ بخار، رعایت نکات ایمنی و انجام بازرسی‌های دوره‌ای ضروری است. انتخاب نوع دیگ بخار بستگی به عوامل مختلفی مانند ظرفیت مورد نیاز، فضای موجود، نوع سوخت، هزینه و استانداردهای ایمنی دارد.