شرکت ماشین سازی اراک با گذشت بیش از ۴۰ سال از تولید دیگ بخار و ساخت هزاران دستگاه انواع دیگ بخار و آبگرم واترتیوب، فایرتیوب و بویلرهای نیروگاهی و با کسب تجارب فراوان در این زمینه همواره سعی در ارتقاء محصولات خود داشته است. مقاله حاضر دستاورد یکی از این تجربیات می باشد که در راستای نیاز جامعه، خصوصا با جاری شدن بحث بهینه سازی مصرف سوخت و صرفه جویی در مصرف انرژی و استفاده حداکثری از این موهبت خدا دادی و به جهت ارتقاء دانش دیگر صنایع و دانش آموختگان این صنعت در اختیار هموطنان قرار می گیرد. لذا قبل از پرداختن به ویژگیها و مزیت های بویلرهای ترکیبی لازم است به طور کلی و مختصرا” به مفاهیم و تعاریف زیر اشاره گردد.
» بویلر: بطور کلی بویلر تجهیزی است برای تولید آبگرم، مایع و بخار اشباع و بخار سوپرهیت. بنابراین از پکیج های خانگی گرفته تا راکتورهای اتمی در این دسته بندی قرار می گیرند، ولی بطور عام بویلر وسیله ای است برای تولید بخار به منظور ایجاد توان گرمایی و تولید بخار آب جهت انتقال حرارت. اما در صنعت وقتی از بویلر نامبرده می شود، منظور همان تجهیزاتی است که برای تولید بخار آب در صنایع بطور عام، و تولید برق در نیروگاهها بطور خاص مورد استفاده قرار می گیرد. بطور کلی بویلرها طوری طراحی می شوند که عمل انتقال حرارت از یک منبع گرمایی که عموماً گرمای حاصل از احتراق سوختهای فسیلی می باشد، به یک سیال سرد بخوبی صورت گیرد. در یک بویلر مقدار بخار خروجی یا آب داغ تولید شده در ساعت به عوامل زیر بستگی دارد:
• مدت زمان احتراق سوخت در کوره بویلر
• چگونگی سطوح انتقال حرارت ( در انواع مکانیزم های مختلف تشعشع ، جابجایی و هدایت )
چگونگی مسیر گردش آب یا بخار و محصولات حاصل از احتراق در طبقه بندی بویلرها فاکتورهای زیر در نظر گرفته می شود:
۱٫ کاربرد
۲٫ فشار
۳٫ جنس مواد بکار رفته در ساخت بویلر
۴٫ ابعاد و اندازه
۵٫ محتویات داخل لوله ها
۶٫ شکل لوله ها و محل قرار گیری
۷٫ احتراق
۸٫ منبع حرارتی و نوع سوخت مصرفی
۹٫ سیرکولاسیون و مسیرهای جریان سیالهای مختلف
۱۰٫ محل قرار گیری کوره
۱۱٫ نوع کوره
۱۲٫ شکل کلی بویلر
۱۳٫ دیگر مشخصات معرفی شده توسط کارخانه سازنده
با توجه به فاکتورهای ذکر شده بویلرها در انواع مختلفی طبقه بندی گردیده اند که بنا به ضرورت در این مقاله تنها به دو نوع کلی از بویلرهای فولادی اشاره می کنیم. بویلرهای فولادی بواسطه محتویات داخل لوله های آنها به دو دسته واترتیوب و فایرتیوب تقسیم بندی می شوند، که مشخصات آنها به شکل زیر می باشد:
الف ) بویلرهای فایرتیوب ( Fire Tube Boilers ):
از داخل لوله های این نوع بویلر شعله های آتش و گازهای حاصل از احتراق جریان دارد، این لوله ها غالباً مستقیم بوده و اطراف این لوله ها را آب احاطه کرده است. در این نوع بویلر با بالا رفتن فشار و ظرفیت محدودیت و مشکلاتی ایجاد می شود که از آن جمله افزایش ضخامت پوسته، جهت تحمل فشار می باشد. کاربرد این بویلرها معمولا” تا فشار ۳۰ bar و ظرفیت ۳۰ ton/h در صنعت می باشد.
ب) بویلرهای واترتیوب ( Boilers Water Tube ):
بر خلاف بویلرهای فایرتیوب از داخل لوله ها آب و بخار حرکت می کند و اطراف لوله شعله و گازهای حاصل احتراق جریان دارد. این نوع بویلرها عموماً در فشارهای بالاتر از ۱۵۰ پی اس ای و ظرفیت های بالاتر از ۱۵۰۰۰ پوند بخار در ساعت مورد استفاده قرار می گیرند. بطور کلی در مورد این بویلر محدودیتی از نظر فشار و ظرفیت وجود ندارد. در طراحی بویلر و انتخاب نوع آن، پارامتر های زیر در نظر گرفته می شود:
۱٫ بار بویلر ( ظرفیت ، فشار و دمای بخار )
۲٫ مشخصه سوخت و نحوه احتراق
۳٫ افت فشار ناحیه هوا و محصولات احتراق
۴٫ حجم هوای مصرفی
۵٫ بازدهی
۶٫ محاسبات احتراق
۷٫ تجزیه گازهای حاصل از احتراق
۸٫ مسائل زیست محیطی
در بعضی موارد با در نظر گرفتن پارامترهای فوق بین انتخاب نوع بویلر تداخل بوجود می آمد. که می بایست یکی از دو گزینه فایرتیوب و واترتیوب انتخاب گردد در این مواقع می بایست از بعضی خواسته ها چشم پوشی نمود که پاسخگوی خواسته مشتری نمی گردید. لذا متخصصین و طراحان را برآن داشت که حالت ترکیبی از این دو بویلر را بوجود آورده و بعنوان بویلر ترکیبی به مشتریان عرضه نمایند. که این کار اولین بار در کشور و در حال حاضر تنها در شرکت ماشین سازی اراک انجام می گیرد. مزایای این نوع بویلر( فایرتیوب با محفظه احتراق واترتیوب ) علاوه بر مزایای بویلرهای مرسوم فایرتیوب دارای مزیت های ذیل نیز می باشد:
۱٫ با توجه به شکل خاص محفظه احتراق این نوع بویلر در دقایق ابتدایی کارکرد بویلر، تولید بخار شروع خواهد شد تا بمرور به ظرفیت نسبی تولید برسد. اساساً رسیدن به ظرفیت اسمی این بویلر نیازمند به زمان کمتری می باشد.
و این ویژگی مثبت برای تاسیساتی که نوسان بار زیادی دارند و به اجبار سیستم، فشار یکنواختی را در مصرف های مختلف طلب می نماید، در درجه اهمیت زیادی برخوردار است و تا اندازه ای نوسان فشار ناشی از تزریق آب سرد ناگهانی را به دیگ کاهش می دهد.
۲٫ امکان نصب سوپرهیتر در محفظه احتراق بدلیل دسترسی کافی بواسطه پایپینگ بکارگرفته شده در این منطقه، که در این صورت بیش از ۱۰۰ درجه سانتیگراد دمای بخار افزایش خواهد یافت و امکان دستیابی به بخار سوپرهیت با دمای بیش از ۳۰۰ درجه سانتیگراد فراهم می گردد. و می توان در کاربردهایی که نیاز به انرژی بخار بمیزان زیاد می باشد مانند دستگاههای که با نیروی مکانیکی بخار کار می کنند از این بویلرها استفاده نمود.
۳٫ بدلیل اینکه طول کوره، همچنین طول لوله های جابجایی پاس دوم با طول شل برابر است لذا در نواحی کوره، لوله های پاس دوم، همچنین محفظه احتراق هر کدام جداگانه حدود ۲۰ درصد سطح انتقال حرارت افزایش می یابد. که این تغییر موجب می شود در این نواحی کاهش دمای محصولات احتراق صورت گیرد. که در نهایت موجب افزایش راندمان و کاهش شوک های حرارتی به سایر قسمت های بویلر می شود.
۴٫ دو نکته مهم که از طول بلند کوره نتیجه می شود این است که اولا” بدلیل کاهش دمای گازهای حاصل از احتراق خصوصا” در سوخت گاز، نشتی و ترک در شبکه عقب بویلر ایجاد نخواهد شد و بهمین علت هزینه های گزاف ناشی از تعمیرات اساسی بویلر حذف خواهد شد. ثانیاً بدلیل افزایش حجم کوره شدت انتقال حرارت در کوره کم شده و این امر باعث کاهش تشکیل ترکیبات اکسیدهای نیتروژن می گردد، که از طرفی چون این اکسیدها یکی از گلوگاههای طراحی این نوع تجهیزات می باشد، کاهش آنها کمک شایانی به طراحان و سازندگان آنها می نماید. و از طرف دیگر زیانهای وارده به محیط زیست نیز کاهش می یابد.
۵٫ بدلیل شکل خاص محفظه احتراق این نوع بویلر، حرکت اجباری آب داخل پوسته بویلر زیاد است، که این مزیت علاوه بر یکنواخت نمودن دمای آب در سرتاسر پوسته بویلر، از ایجاد رسوبات و تمرکز مواد شیمیایی در نواحی که سرعت آب کم و یا متوقف است جلوگیری می نماید.
۶٫ درصورت نیاز به تعمیر این نوع بویلر بدلیل وسعت بیشتر کوره و محفظه برگشت شعله، ساده تر از بویلر های مرسوم با محفظه داخلی می باشد. و بهمین خاطر آزادی عمل بیشتری به تعمیر کاران می دهد.
۷٫ از مزیت های دیگر این نوع بویلر کاهش قیمت تمام شده در مقایسه با بویلرهای واترتیوب با همین ظرفیت است.
۸٫ عدم نیاز این نوع بویلر به دستگاه اسکرابر( Scrubber ) در ناحیه درام ، بدلیل سطح جدایش کافی آب و بخار.
۹٫ با توزیع یکنواخت و کاهش تنش ناشی از انبساط لوله ها و همچنین کوره بر تیوب پلیت های جلو و عقب، عمر بویلر افزایش چشمگیری می یابد.
لازم بذکر است که سه دستگاه دیگ بخار ترکیبی با ظرفیت ۳۵۰۰۰ پوند بر ساعت با فشار کاری ۱۲ بار توسط بخارپویان بفروش می رسد. در صورت تمایل به بازدید و یا اطلاعات بیشتر با شماره تلفن ۰۹۱۲۶۲۷۱۳۸۱ تماس حاصل فرمایید.