درام بخار چیست و چه عملکردی در دیگ‎های بخار دارد؟

641 بازدید

۱۳۹۷/۰۱/۱۹

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:

  1. خشک‎کننده آب و بخار
  2. جدا کننده آب و بخار
  3. لوله‎های داخلی
  4. رطوبت‎گیر
درام بخار

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:

  1. لوله‎های ساده‎ای که در داخل بلوک قرار گرفته‎اند و معمولاً  به  آنها Boiling Wall می‎گویند.
  2. لوله‎های ساده که نزدیک هم قرار گرفته‎اند و بنام لوله‎های مماسی معروفند.
  3. لوله‎های فین‎دار

نقش دیواره آبی در جذب حرارت مورد نیاز برای تولید بخار و مزایای فراوان لوله و فین در این فرآیند عبارتند از:

  1. توزیع متعادل شار حرارتی در امتداد سطح داخلی لوله‎ها
  2. وجود سطوح گسترده فین که باعث کاهش فلز لوله برای جذب حرارت می‎شود.
  3. 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.
  4. استحکام دیواره‎ها و لوله‎ها، که از خمیدگی در برابر تنش‎های حرارتی جلوگیری به عمل می‎آورد.
  5. کاهش زمان نصب
  6. کاهش وزن دیواره‎ها و راه‎اندازی ساده‎تر دیگ بخار
  7. 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.
  8. 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:

  1. گران بودن تولید آنها
  2. نیاز به تخصص زیاد جهت جوشکاری و اتصال لوله‎ها به فین
  3. 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.

[تعداد: ۰    میانگین: ۰/۵]

پربازدیدترین‌ها

دیدگاه‌ها

خوشحال خواهیم شد که اولین دیدگاه را شما ارسال نمائید.

دیدگاه خود را ثبت نمایید.

برای دریافت آخرین خبرها و محصولات ما به کانال تلگرام ما بپیوندید