بویلر یا دیگ فولادی از جمله تجهیزاتی است که در موتورخانه اصلی برای تهویه هوا مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع بویلر در کنار چیلرهای جذبی و تراکمی کار اصلی خود را انجام می‌دهد.
برخلاف چیلر، بویلرها آب گرم مصرفی مجتمع‌ها را تامین می‌کنند و تکمیل‌کننده سیستم گرمایش و سرمایش اصلی هر ساختمان به‌حساب می‌آیند.
اگر می‌خواهید به اطلاعات بیشتر در خصوص نحوه عملکرد بویلر، انواع و کاربردهای آن دست پیدا کنید تا انتهای مطلب همراه ما باشید.
بویلر چیست؟
در بویلر یا همان دیگ فولادی حرارت ناشی از مصرف سوخت به سیال انتقال پیدا می‌کند. بعد از آن آب گرم تولیدی در این محفظه به‌وسیله پمپ‌های سیرکولاتور به بخش‌های پخش‌کننده مانند هواساز یا فن کویل منتقل می‌شود.
از آن‌جایی که بویلر محفظه بسته‌ای است و باید در برابر حرارت مقاوم باشد، آن را از مخلوط آلیاژهای آهنی درست می‌کنند.
درون بویلر دو بخش اصلی قرار دارد، بحشی که انتقال حرارت را به سیال انجام می‌دهد و قسمت دیگر که حرارت تولید شده توسط سوخت را منتقل می‌کند.
اغلب، جنس بویلرها فولادی یا چدنی است. با توجه به این‌که در فرآیندهای لازم مربوط به تهویه مطبوع، میزان مشخصی از فشار بخار لازم است، معمولا از فولاد برای تولید دیگ‌های بخار استفاده می‌کنند. بویلرها با جنس چدنی، بیشتر برای تولید بخار با فشار نسبتا کم مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بویلر چگونه عمل می‌کند؟
گازهایی که در اثر احتراق سوخت در بویلر ایجاد می‌شوند به گرم شدن سیال یا تبدیل سیال به بخار کمک می‌کنند. این ویژگی در بین تمام بویلرها مشترک است. اما با ایجاد تغییرات در طراحی، هر بویلر نحوه عملکرد خاص خود را خواهد داشت.
در بویلری که دارای دو بخش مجزا است و در یک کدام آب و در دیگری حرارت قرار دارد، راندمان به میزان زیادی کاهش پیدا می‌کند.
در واقع به‌دلیل جلوگیری از کاهش بازدهی، سعی می‌کنند در طراحی بویلرها، تماس سیال با حرارت را افزایش دهند. انجام این کار به‌وسیله بویلرهای لوله‌ای امکان‌پذیر است.
در این سبک از طراحی، لوله‌ها به صورت موازی درون محفظه قرار می‌گیرند. طبق این شرایط دو حالت زیر ایجاد می‌شود.
بویلر واترتیوب
در این حالت، لوله‌هایی که به صورت موازی درون محفظه قرار می‌گیرند، حاوی ماده سیال (آب) هستند. در این صورت آب و حرارت بیشتر با یکدیگر در تماس قرار می‌گیرند و بازدهی بویلر بدون شک افزایش پیدا می‌کند.
نام واتر تیوب نیز دقیقا متناسب با نوع طراحی است، چون درون لوله‌ها آب وجود دارد. با وجود طراحی این سبک از بویلر، دیگر از مدل‌های قدیمی‌تر که با خطرات بیشتری مانند انفجار همراه بودند، جلوگیری شد.
بویلر فایرتیوب
این مدل، دقیقا برعکس واترتیوب است. چراکه در لوله‌های موازی درون محفظه بویلر حرارت قرار دارد و در اطراف لوله‌ها ماده سیال در جریان است.
در این مدل، ماده سیال حرارت را دریافت می‌کند و به بخار تبدیل می‌شود. از آن‌جایی که درون لوله‌ها حرارت قرار دارد، به نام فایر تیوب معروف است.
انواع بویلر
برای دسته‌بندی بویلرها، معمولا مبناهای مختلفی را در نظر می‌گیرند. از جمله:
دسته‌بندی بر اساس میزان خروجی فشار بخار
دسته‌بندی بویلر طبق میزان فشار بخار خروجی دیگ معقول‌تر به‌نظر می‌آید. خروج فشار از بویلرها با فشار پایین، در بازه بین 6 تا 20 مرتبه است.
در بویلرها با میزان خروجی فشار متوسط، تعداد خروج فشار از 20 شروع و تا 80 مرتبه ادامه دارد. در بویلرهای فشار بالا نیز تعداد خروجی از 80 مرتبه بیشتر است.
در این دسته‌بندی دو نوع دیگر از بویلر فوق بحرانی و زیر بحرانی قرار می‌گیرد که در اولی بخار، در فشار بالاتر از فشار ماکزیمم سیال و در دیگری در فشار کمتر از میزان فشار بحرانی سیال تولید می‌شود.
دسته‌بندی طبق کاربرد و استقرار
بویلرها با ابعاد بزرگ که قابل جابه‌جا شدن نیستند، به بویلرهای ساکن شهرت دارند. به بویلرهایی که به‌دلیل سایز کوچک‌تر قابلیت جابه‌جایی دارند، بویلر متحرک می‌گویند.
از نظر کاربردی نیز، بعضی از بویلرها مانند بویلر دریایی به‌دلیل وجود طراحی‌های اختصاصی تنها برای همان حوزه قابل استفاده است.
دسته‌بندی طبق تعداد مرتبه عبور گازهای احتراقی
در بویلرهای فایرتیوب، اگر فرآورده‌های حاصل از سوختن، تنها یک بار از دیگ فولادی عبور کند به بویلر تک پاس معروف است. برای دو بار عبور و سه بار عبور به ترتیب به نام‌های دو پاس و سه پاس شناخته می‌شوند.
معرفی اجزای بویلر
به‌طور کلی در بویلرها، اجزایی وجود دارد که کار اصلی را انجام می‌دهند. از طرفی قطعه‌هایی وجود دارند که به بویلر برای بهبود کارکرد آن اتصال پیدا می‌کنند که در ادامه آنها را معرفی می‌کنیم.
بدنه فویلر
در ابتدای مطلب نیز به این موضوع اشاره کردیم که جنس بدنه بیشتر فویلرها از فولاد است. طبق ابعاد بویلر مدنظر، صفحه‌های فولادی طی فرآیندهایی مانند نورد برای ساخت بدنه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
شاسی
در کنار بدنه، شاسی نیز یکی دیگر از قسمت‌های بیرونی بویلر به‌حساب می‌آید. وظیفه شاسی یا پایه این است که وزن کل دیگ فولادی را تحمل کرده و کمترین میزان تنش را به بدنه بویلر وارد کند.
مشعل
این بخش حرارت لازم را با ترکیب هوا و سوخت در کوره تولید می‌کند.
محفظه احتراقی
مشعل به محفظه احتراقی متصل است و فرآیند سوختن در این بخش انجام می‌گیرد. محفظه احترافی دمای بویلر را بالا می‌برد.
لوله‌های آب (واتر تیوب)
در بویلرهای واترتیوب، لوله‌های آبی حاوی ماده سیال (آب) هستند و چون لوله‌ها درون محفظه قرار دارند، با حرارت ایجاد شده در ارتباط هستند.
لوله‌های آتش (فایر تیوب)
در بویلر فایرتیوب، لوله‌های موجود درون محفظه، حاوی حرارت هستند و این لوله‌ها با سیال احاطه شده تا گرما را انتقال دهند.
خطوط توزیع‌کننده
خطوط توزیع شامل لوله‌هایی هستند که بخار یا آب گرم را به نقاط لازم انتقال می‌دهند.
پمپ سیرکولاتور
این مدل از پمپ در دیگ‌های فولادی با بخار یا خروجی آب داغ با هدف انتقال آب گرم مورد استفاده قرار می‌گیرند.
عایق
برای افزایش راندمان دستگاه، روی سطح بیرونی بویلر باید لایه‌ای از آلومینیوم و عایق قرار بگیرد.
دستگاه گرم‌کننده تغذیه آب
برای بالا بردن عملکرد سیستم و کاهش هزینه‌های مصرفی از دستگاه گرم‌کننده استفاده می‌کنند. این دستگاه از حرارت تلف شده استفاده می‌کند تا آب، قبل از ورود به محفظه بویلر گرم شود. در این صورت آن بخش از انرژی بویلر که قرار بود برای گرم شدن آب مورد استفاده قرار بگیرد، ذخیره می‌شود.
دی اریتور
این وسیله را در بویلر نصب می‌کنند تا عمر قطعه‌ها را افزایش دهند. این وسیله طبق عملکرد خاص خود میزان اکسیژن و کربن‌دی‌اکسید را کاهش می‌دهد تا جلوی اکسید شدن اجزا گرفته شود.
از دیگر اجزایی که به بویلر متصل می‌شوند تا عملکرد دستگاه را ارتقا دهند می‌توان به سوپر هیتر، اکونومایزر، کنترلرها و بخش‌های دیگر اشاره کرد.
بویلر چه کاربردهایی دارد؟
در بیشتر صنعت‌ها و کارخانه‌ها از دستگاه بویلر استفاده می‌کنند. در نیروگاه‌ها برای تامین توان و تولید گرمای لازم از بویلرها با مقیاس بسیار بزرگ کمک می‌گیرند.
از دیگر کاربردهای بویلر می‌توان به زدودن چربی در صنعت‌های مختلف، ضدعفونی در محیط‌های بزرگ درمانی و برآورده‌سازی نیروی مولد در پالایشگاه اشاره کرد.
در صنایع تولیدی مانند تولید محصولات سلولزی، محصولات غذایی، نیروگاه، پالایشگاه، نخ و پارچه، لاستیک، پلاستیک و بسیاری از حوزه‌های دیگر از بویلر استفاده می‌کنند.
بیشتر کاربرد دیگ بخار مربوط به قابلیت گرمایش آن در سیستم‌های تهویه مطبوع است که آرامش و آسایش را برای مجتمع‌های مختلف تجاری، اداری و مسکونی تامین می‌کند.