بررسی بویلرهای لوله آتشی

بویلرهای لوله آتشی ؟ انواع آن؟کاربرد آن؟

بویلر بخار انواع مختلفی دارد که رایج ترین نوع آن در صنعت بویلرهای لوله آتشی یا بویلر فایرتیوب (fire tube steam boiler) می باشد. بویلر فایر تیوب بیشترین کاربرد را برای ایجاد خروجی بخار با فشار متوسط و کم دارد.

دیگ بخار های لوله اتشی

بررسی ساختمان بویلرهای لوله آتشی

بررسی ضخامت پوسته در دیگ بخار لوله آتشی

این بویلر نیازمند یک پوسته به منظور محصور کردن سیال و تکمیل کردن قسمت مخزن تحت فشار است و این پوسته محدوده اصلی اندازه بویلر لوله آتش است. برای درک علت این که چرا پوسته، فاکتور محدودیت است باید چند اصل رادر مقاومت مصالح یاد بگیریم تا ضخامت پوسته، لوله ها و سایر بخش های بویلر را تعیین کنیم.

اصولی که در مقاومت مصالح برای انتخاب پوسته بویلر باید بدانیم:

ضخامت لوله و تبهر در انتخاب آن

باید توجه کنید ضخامت مورد نیاز پوسته یا لوله بویلر تابعی از شعاع است.

با بزرگتر شدن لوله ها، ضخامت هم باید افزایش یابد تا فشار را تحمل کند. چون پوسته بیرونی بویلر خیلی بزرگ است باید خیلی ضخیم باشد. مواد ضخیم تر مستلزم ساخت دقیق و استادانه اند پس متناسب با افزایش قطر، هزینه بویلر هم افزایش می یابد.

بررسی نقطه شکست بویلر و ارتباط آن با ضخامت

نقطه شکست بزرگ بویلر فشار قوی در ضخامت ۱.۲ اینچ و ۶۵۰ درجه فارنهایت است. افزایش ضخامت محدودیت نرمالی در بویلرهای لوله آتش MAWP (حداکثر فشار کاری مجاز) ۲۰ PSIG ایجاد میکند. ممکن است فشار بالاتری هم در نظر گرفته شود اما کار رایجی نیست.

قطر بویلرهای بزرگ و دردسر حمل و نقل

محدودیت دیگر در مورد اندازه بویلر لوله آتش قطر آن است. بویلر با قطر بزرگتر از ۸.5FT مستلزم مجوز خاص برای انتقال در جاده ها است. اگر پانل کنترل بویلر هم روی آن نصب شده باشد محدودیت حمل و نقل قطر 7FT به آن اعمال میشود. همچنین محدودیت طول ۱۲ FT نیز برای آن ها وجود دارد که این محدودیت برای تریلر های بزرگ 24ft است.

اما این بدان معنی نیست که بویلر لوله آتش نمیتواند بزرگتر باشد چون من بویلر لوله آتش ۱۴۰۰ اسب بخار هم دیده ام. آن یک هیولای به قطر 10FT و 40FT طول بود.

بررسی شکل ظاهری بویلرهای لوله آتشی

بویلر های لوله آتش در چند نوع عرضه میشوند. اصولا شکل آنها استوانه ای بوده و بیشتر از روی وضعیت و تغییرات نسبت به شکل عمومی تعریف میشوند. آرایش موجود برای بویلر (لوله ای برگشت افقی) میباشد که از طراحی های قدیمی است ولی تا کنون اصلاح نشده است.

بررسی مکانیزم داخلی در این بویلرها

رفت برگشت افقی در اسم آن بیانگر این است که دود از کنار تعدادی لوله عبور و با برگشت از کنار بقیه لوله ها هم عبور میکند. یک سطح مقطع در وسط شکل نشان داده شده که آرایش لوله ها را برای برقرار کردن امکان حرکت صفحه هادی در عقب و موقعیت دریچه دسترسی نشان میدهد.

معمولا پوسته بویلر در انتها که گاز برمیگردد و جعبه بازگشت با درهای بزرگ چدنی بسته میشود، گسترده میشود. درها ممکن است بسته به طراحی در جلو یا عقب قرار گیرند.

کوره در بویلرهای لوله آتشی

کوره معمولا یک محفظه با دیواره آجری است که در زیر بویلرهای لوله آتشی قرار دارد. در برخی از آنها، آجرها به عنوان پایه برای نگه داشتن بویلر هستند.

مشکل بویلرهای پایه فولادی چیست؟

اکثر بویلر های HRT مدرن از پایه های فولادی ساخته شده اند. مشکل دائمی این بویلر ها محافظت از لوله های تخلیه از کف آن است. در اکثر موارد این لوله به صورت عمودی پایین آمده است و باید با دیواره عایق محافظت شود چون ممکن است گرمای زیادی جذب کند که بخار نتواند سریعا از آن فرار کرده و اجازه ورود آب را بدهد.

که نتیجه آن خشک شدن و ذوب شدن لوله است.

انتقال حرارت تابشی چگونه به بویلرهای HRT  آسیب میزند؟

نگرانی دیگر در مورد بویلر های HRT کف آن است که حرارت تابشی از این طریق جذب میشود. هرگونه تجمع لجن در کف بویلر جلوی سرمایش پوسته کف را گرفته و به آن آسیب میزند.

از آنجایی که سوخت های جامد نیازمند کوره بزرگی هستند استفاده از چنین سوخت هایی در این نوع بویلر ها معقول نیست. یک بویلر لوله آتش استاندارد را میتوان چرخانده و به عنوان بویلر عمودی استفاده کرد.

به ندرت آنها را در سرویس بخار استفاده میکنند چون صفحه لوله بالایی به جای آب در معرض بخار و اتصالات لوله ها در معرض حرارت بالا قرار دارند. آنها معمولا برای گرمایش آب سرویس استفاده میشود و ممکن است گاهی در گرمایش هیدرونیک و سرویس گرمای اتلافی به کار روند.

بویلر های لوله آتشی

بررسی طرح عقب خشک

نوع رایج تر طرح عقب خشک است که اتاقک های چرخش در هر دو انتها با انبساط پوسته و یا در، حالت گرفته اند. در هر دو حالت هر دو طرف بویلر مجهز به در برای دسترسی به انتهای لوله ها است. ممکن است درها در اندازه کامل بوده کل آن را بپوشاند و یا چند در برای دسترسی به لوله های مختلف داشته باشد. به هر حال این درها دارای دیواره عایق هستند و چون دود خروجی دمایی حدود ۱۲۰۰ درجه فارنهایت دارد.

بعضی درها دارای صفحات هدایت جدایی ناپذیر برای تغییر جهت جریان دود به طرف بقیه لوله ها باشند.

بررسی طرح عقب مرطوب

آرایش صفحات هادی در طراحی های مختلف متفاوت است. نوع عقب مرطوب، بویلر پر بازده تری است که دیواره عایق کمتری دارد اما هزینه آن بالا و خارج نمودن لوله ها محدود است.

دود به طور مناسب وارد بویلر شده و در مجاورت تمام لوله ها عبور کرده و خارج میشود. طرح HRT دارای انتقال حرارت اصلاح شده ای بود که دو پاسه بود یعنی دود یکبار از یک طرف عبور کرده و برمیگشت و از طرف دیگر عبور میکرد. توجه داشته باشید که پاس شامل یک مسیر برای دود از یک طرف به طرف دیگر بود. هیچ یک ازین طراحی ها به صفحه هادی نیاز ندارد تا دود را هدایت کند. طرح های s.m میتواند دو، سه، یا چهار پاس داشته باشند.

یک بویلر s.m دو پاسه (دوبار گذر) به غیر از لوازم جدا کردن مشعل از دود برگشتی به صفحه هادی نیاز ندارد. نوع سه پاسه آن به یک صفحه هادی (برای هدایت دود به مسیر لازم) در عقب بویلر برای جدا کردن  پاس اول و دوم در جعبه بازگشت دود از پاس سوم است در حالی که بویلر های چهار پاسه هم در عقب و هم در جلو نیازمند صفحه هدایت دود است.

بررسی بویلرهای لوله آتشی چهار پاس

بویلر های لوله آتش چهار پاسه دارای ساختمان منحصر به فردی هستند. لوله های ورودی پاس دوم معمولا به صفحه لوله ها جوش کاری میشوند، چون دود در جعبه بازگشت دود پاس اول به دوم در این بویلر ها خیلی داغ تر هستند و جوش کاری شرایط بهتری برای عبور گرما از فلز به آب به منظور جلوگیری از گرم شدن بیش از حد  (over heat)  لوله ها را فراهم میکند.

همانطور که گفتم اتصال لوله ها در بویلر چهار پاسه متفاوت است. معمول ترین روش اتصال دادن لوله ها در هر دو نوع بویلر لوله آبی و لوله آتش، رول کردن سر لوله هاست. این یک روش مستحکم مکانیکی است که ضد آب و قابل اطمینان هم هست ولی به راحتی هم شکسته میشود پس میتوان لوله ها را خارج نمود.

لوله احتراق معمولا توسط جوش کاری به صفحه لوله ها متصل میشود چون بزرگ و ضخیم است و اتصال دادن آن به روش رول اگر هم غیر ممکن نباشد بسیار سخت است. گاهی این لوله ها را لوله مدریسون هم میخوانند. برخی لوله های احتراق اساسا فقط یک استوانه هستند. مدریسون کسی است که فهمید میتوان این لوله ها را نازک تر هم انتخاب نمود در حالی که همچنان بتوانند فشار خارجی را هم تحمل کنند. او این کار را با چین دار کردن لوله ها انجام داد.

تمام لوله های احتراق چین دار مدریسون هستند.

وظیفه پیچ مهار چیست؟

قسمت لوله آتش بویلر فاکتور مهم دیگری از ساختار آنها را نشان میدهد، پیچ مهار، صفحه لوله توسط لوله های بویلر در بالای آن مهار نمیشود (همان فضای بخار)، پس پیچ های مهار برای نگه داشتن آن قسمت از صفحه لوله و جلوگیری از پیچش آن ضروری است. بخشی از بازرسی داخلی بویلر، جوش های پشت بند است که پیچ های مهار را به سقف پوسته بویلر متصل میکنند.

پیچ مهار به داخل صفحه لوله رسوخ میکند و جوش های آن ها باید از بیرون هم مثل داخل کنترل گردد.

بویلر های حوزه نفتی

یک نوع دیگر  بویلرهای لوله آتشی هم وجود دارد که ممکن است با آن مواجه شوید که نام آنها بویلر های حوزه نفتی است و برای این کار طراحی شده اند. این بویلرها با آب خام و کندانسیت برگشتی کم کاری میکنند. پوسته و لوله های آن ضخیم تر و نرخ انتقال حرارت در آنها پایین تر است.

بویلر های S.m مزایای زیادی دارند که طراحی ساده یکی از آنهاست. در کل تمیز کردن سمت آتش آنها با باز کردن درهای بزرگ آن به راحتی امکان پذیر است. آنها میتوانند در اکثر اندازه ها به صورت پکیج آماده کار در دسترس باشند. دیواره عایق در آن ها حداقل است. هزینه تعویض لوله های آن ارزان تر است چون همه لوله های آن مستقیم هستند. حجم آب آنها در مقایسه با بویلر های لوله آبی بیشتر است و میتوانند نوسانات بار را به خوبی اداره کنند.