درام بخار (steam drum) به عنوان جدا کننده آب و بخار در دیگ بخار واترتیوب مورد استفاده قرار میگیرد. تجهیزات متفاوتی برای جداسازی آب و بخار از یکدیگر وجود دارد که اساس کار همه آنها باهم متفاوت میباشد. درام بخار یکی از اجزای دیگ بخار استاندارد میباشد.
در کلیه این تجهیزات مخلوط آب و بخار، وارد جدا کننده (Separator) شده و با حرکت چرخشی که به سیال که همان آب و بخار است داده میشود. همانطور که میدانید قطرات آب سنگینتر از بخار هستند؛ Separator با استفاده از نیروی گریز از مرکز، قطرات آب و بخار را از هم جدا میسازد.
یکی دیگر از عملکردهای درام استفاده از آن به عنوان مخزن ذخیره دیگ بخار میباشد. در زمان بهرهبرداری از دیگ بخار، درام قادر به تأمین بخشی از آب و بخار مورد نیاز در صورت لزوم خواهد بود.
در درام تقسیم یکنواخت آب ورودی از اکونومایزر و تزریق بعضی از محلولهای شیمیایی به دیگ بخار انجام میگیرد. فشار داخل درام زیاد است؛ به همین علت آن را به شکل استوانهای میسازند که از قوانین مخازن تحت فشار ضخیم تبعیت میکند.
اجزای درام بخار
درام بخار از اجزای مختلفی تشکیل میشود که به دو صورت داخلی (Internal) و خارجی (External) تقسیم بندی میشود. هرکدام از این اجزا دارای وظایف متفاوتی هستند. اجزای اصلی درام شامل موارد زیر میباشد:
- خشککننده آب و بخار
- جدا کننده آب و بخار
- لولههای داخلی
- رطوبتگیر
درام بخار چیست و چه عملکردی در دیگهای بخار دارد؟
انواع درام و وظایف آنها در دیگ بخار
درام آب (Water Drum) یا درام پایین (Lower Drum)
این درام در پایینترین قسمت بویلر قرار گرفته و به شکل یک مخزن استوانهای افقی میباشد و در حقیقت بصورت یک هدر عمل میکند. پس از جدا شدن آب و بخار در درام، آب به قسمت لولههای پایین رونده (Down Commer) هدایت شده و وارد درام پایین میگردد.
وظیفه این درام تقسیم یکنواخت آب تغذیه به لولههای دیوارهها و Bank Tube میباشد. Bank Tube دستهای از لولهها هستند که درام بالا را به درام پایین وصل میکنند؛ بطوریکه قسمتی از آنها بصورت Down Comer و قسمتی از آنها بصورت Riser عمل میکنند.
در لولههای دیوارهای همواره جریان آب در داخل لوله از پایین بطرف بالا میباشد و هرچه آب بطرف بالا حرکت میکند حرارت بیشتری جذب نموده و در نتیجه بخار بیشتری تولید میگردد. در بویلرهای گردش طبیعی این حرکت بصورت طبیعی و بواسطه اختلاف دانسیته آب و مخلوط آب و بخار صورت میگیرد. در سیستم گردش اجباری برای چرخش آب از پمپهای گردش اجباری استفاده میکنند.
لازم به ذکر است که تمام آب خروجی از لوله به بخار تبدیل نمیشود بلکه درصدی از آن به بخار تبدیل میشود. این درصد بخار بستگی به عدد چرخش دیگ بخار دارد. بطوریکه هرچه عدد چرخش بویلر کمتر باشد میزان درصد بخار خروجی از لولههای دیوارهای بیشتر است.
مثلاً وقتیکه میگوییم عدد چرخش یک بویلر ۴ است یعنی اینکه اگر یک کیلوگرم آب در بویلر به بخار تبدیل شود باید ۴ بار در لولههای دیوارهای و Down Comer به حرکت درآید یا به عبارتی به ازای هر بار چرخش ۲۵ درصد آن به بخار تبدیل میشود.
برای دیگهای بخار درامدار عدد چرخش از ۳ الی ۱۰ میباشد و در بویلرهای بدون درام ۱ میباشد. با افزایش عدد چرخش حجم بویلر افزایش مییابد، زیرا کیفیت بخار کم شده و تعداد دفعات چرخش آب در دیگ بخار برای تبدیل آب به بخار، بیشتر میشود. همچنین با افزایش عدد چرخش احتمال سوختن لولههای دیگ بخار کم میگردد و بهرهبرداری مطمئنتر است.
لولههای بدنه اصلی بویلر-لولههای دیوارهای (Water Wall Tube)
در دیگهای بخار مدرن هر سه نوع انتقال حرارت جابجایی، هدایت و تشعشع صورت میگیرد که حاصل آن تبدیل آب به بخار در لولههای دیوارهای است. در این بویلرها معمولاً از لولههای عمودی بصورت دیوار یکپارچه استفاده میشود.
آب درون لولهها با جذب انرژی حرارتی، عمل خنککاری دیوارهها را نیز انجام میدهند. بین لولههای دیوارهای یک نوع نوار فلزی که به فین موسوم است، قرار داده شده است. این فینها رابط بین لولهها بوده که علاوه بر یکپارچه ساختن دیوارهها، لولههای بکار رفته در آن، خود دارای فین بوده و با کنار هم قرار دادن دیواره یکپارچه بوجود میآید.
نحوه ساختمان دیواره آبی بستگی به احتراق، شرایط بخار و اندازه بویلر دارد. ترکیب قرار گرفتن لولههای واتروال در بویلرهای مختلف به شرح زیر است:
- لولههای سادهای که در داخل بلوک قرار گرفتهاند و معمولاً به آنها Boiling Wall میگویند.
- لولههای ساده که نزدیک هم قرار گرفتهاند و بنام لولههای مماسی معروفند.
- لولههای فیندار
نقش دیواره آبی در جذب حرارت مورد نیاز برای تولید بخار و مزایای فراوان لوله و فین در این فرآیند عبارتند از:
- توزیع متعادل شار حرارتی در امتداد سطح داخلی لولهها
- وجود سطوح گسترده فین که باعث کاهش فلز لوله برای جذب حرارت میشود.
- عدم نشت محصولات احتراق به خارج از دیگ بخار که علاوه بر کاهش آلودگی محیط دیگ بخار، باعث میشود که از فن با قدرت کمتری استفاده گردد.
- استحکام دیوارهها و لولهها، که از خمیدگی در برابر تنشهای حرارتی جلوگیری به عمل میآورد.
- کاهش زمان نصب
- کاهش وزن دیوارهها و راهاندازی سادهتر دیگ بخار
- به دلیل عدم تماس بین عایق کورهها و محصولات احتراق به عمر عایقها افزوده شده و جنس آنها نیز از لحاظ اقتصادی مناسبتر خواهد شد. علاوه بر هزینه، نیز به تعمیر و نگهداری نیز در این زمینه کاهش مییابد.
- لولهها میتوانند به گونهای طراحی شوند که سرعت سیال داخل آنها با میزان انتقال حرارت متناسب باشد.
دیواره آبی دارای معایبی به شرح زیر میباشد:
- گران بودن تولید آنها
- نیاز به تخصص زیاد جهت جوشکاری و اتصال لولهها به فین
- پر هزینه بودن تعمیرات و تعویض قسمتهای آسیب دیده دیوار
لولههای بالابر (Riser Pipe)
وظیفه آنها به عنوان انتقال دهنده آب و بخار از هدرهای خروجی لولههای دیوارهای به درام میباشد. لذا میتوان گفت Riser Pipe واسطهای بین هدر دیوارهها و درام بخار است. زیرا اگر لولههای دیوارهای بطور مستقیم به درام وصل شوند به دلیل کثرت تعداد آنها، تعداد سوراخهای ایجاد شده در روی سطح درام بسیار زیاد میشود که حاصل آن ساخت درام با ضخامت بسیار زیاد میشود.
لذا برای جلوگیری از این پدیده، آب و بخار جاری در لولههای دیوارهای، ابتدا در هدرهای خروجی جمعآوری شده، سپس توسط چند لوله Riser که تعداد آنها نسبت به لولههای دیوارهای بسیار کمتر است به سمت درام هدایت میشود.
لولههای انتقال دهنده بخار اشباع (Saturated Steam Pipe)
وظیفه آنها انتقال بخار از درام تا هدر ورودی سوپرهیتر میباشد. بخاری که بعد از درام مجدداً حرارت داده میشود بخار خشک نامیده میشود که اصطلاحاً کیفیت آن ۱۰۰% است.
دیگهای بخار بدون درام (یکبار گذر)
دیگهای بخار بدون درام دارای فشار فوق بحرانی میباشند و به دیگ بخار بنسون معروفند. در این نوع دیگ بخار طراحی مجموعه محوطه احتراق و لولههای دیوارهای به نحوی است که کلیه آب تغذیه کننده موجود در لولههای دیوارهای پس از طی محوطه احتراق و لولههای دیوارهای به بخار تبدیل شده و مستقیماً به سمت سوپرهیترها هدایت میگردند، لذا این بویلرها بدون درام هستند.
از آنجاییکه دیگهای بخار بنسون دارای فشار بالایی هستند، تکنولوژی پیشرفتهای برای ساخت آنها مورد نیاز است، ولی به علت عدم وجود درام، وزن کمتری نسبت به بویلرهای زیر فشار بحرانی (درامدار) دارند.
در دیگهای بخار بنسون حجم مشخصی از آب تغذیه با یکبار گردش در دیگ بخار باید به بخار تبدیل شود.به عبارت دیگر عدد سیرکولاسیون، یک میباشد. ولی از آنجا که این بویلرها بالای فشار بحرانی کار میکنند، برای افزایش طول لولههای دیوارهای، برخلاف دیگهای بخار درامدار لولهها را بصورت مورب در روی دیوارهها طراحی میکنند تا ارتفاع بویلر کاهش یابد.
همچنین ضخامت لولههای دیوارهای به علت بالا بودن فشار، بیشتر از ضخامت لولههای دیگ بخار درامدار است. در ابتدا راهاندازی بویلرهای بنسون برای جداسازی آب و بخار از سیلیکون استفاده میکنند که با استفاده از خاصیت گریز از مرکز، آب و بخار را از هم جدا میکند و در حالت کارکرد دائم دیگ بخار، از مدار خارج میگردند.
همچنین به علت پایین بودن عدد سیرکولاسیون کنترل آنها نسبت به دیگهای بخار درامدار دشوارتر است و به دلیل نداشتن درام در شرایط اضطراری ذخیره آب و بخار نخواهند داشت.
۱---->2---->3---->4---->5
خوشحال خواهیم شد که اولین دیدگاه را شما ارسال نمائید.