دیگ بخار | انواع دیگ بخار | اولین سازنده دیگ بخار

دیگ بخار چیست؟

دیگ‌های بخار منبع انرژی مفید برای چندین قرن بوده است. با یک راه‌اندازی ساده، آب و گرما را برای تولید بخار تحت فشار ترکیب می‌کند که به آسانی برای گرم کردن داخل ساختمان، موتورهای تأمین انرژی و مصارف دیگر به کار می‌رود. انواع بسیاری از دیگ‌های بخار وجود دارد و هر کدام به منظور خاصی استفاده می‌شوند. این ماشین‌های قدرتمند در حالیکه ایمن هستند ولی دارای خطراتی از جمله آتش‌سوزی و انفجار هستند.
 
برخی از سیستم‌های گرمایشی مرکزی از دیگ‌هایی برای گرم کردن آب یا هوا استفاده می‌کنند که پس از آن برای گرم کردن خانه یا ساختمان استفاده می‌شود.
برای راه‌اندازی اولیه یک دیگ بخار، تنها چند مؤلفه کلیدی مورد نیاز است. تانک مهمترین است به این دلیل که این ظرف استیل غیر قابل نفوذ به هوا و یا آهنی شکل آب را نگه می‌دارد و آن را تبدیل به بخار خواهد کرد. المنت گرم کننده که معمولا برای ایجاد گاز، نفت و بخار تحت فشار در زیر تانک وجود دارد. سوپاپ بخار یک دهانه کوچکی در بالای تانک دارد که معمولا یه یک لوله نصب شده است. بیشتر دیگ‌های بخار فشار بالا دارای دودکشی هستند که کمک به خروج گرمای اضافی از سیستم می‌کند.

دیگ بخار ، انواع دیگ بخار ، دیگ های بخار


دیگ‌های بخار دارای راه‌اندازی نسبتا ساده هستند.
عملکرد دیگ بخار نیز ساده است. المنت گرم کننده یک حرارت بالایی را ایجاد می‌کند، آب تانک در نهایت شروع به جوشیدن و ایجاد بخار می‌کند؛ همانطور که بخار تولید می‌شود، در بخش زیری تانک به نام گنبد (dome) نگه داشته می‌شود که ایجاد محیط بسیار تحت فشار می‌کند. پس از آنکه فشار به سطح معینی رسید که بستگی به اندازه دیگ دارد؛ فشار توسط خروجی سوپاپ بخار رها می‌شود، در نتیجه باعث تولید انرژی مورد نیاز برای موتورهای برق و سیستم‌های گرمایشی می‌شود.
 
دیگ‌های بخار آب و حرارت را برای ایجاد بخارهای تحت فشار ترکیب می‌کنند که به راحتی برای گرم کردن داخل ساختمان، موتورهای برق و غیره به کار می‌رود.
این عملکرد اصلی در اغلب دیگ‌های بخار یافت می‌شود اما کمی تغییرات در دیگ‌های بخار با اهداف خاص وجود دارد. در دیگ‌های بخار فوق گرم روند استاندارد طول می‌کشد و بیشتر بخار گرم می‌شود و بنابراین خروجی دما و انرژی افزایش می‌یابد، این نوع دیگ‌ بخار معمولا برای چرخش توربین‌های بزرگ استفاده می‌شود. لوله آب دیگ‌های بخار با تانک بزرگ دارای یک سری از لوله‌های آب جایگزین می‌شود که می‌تواند جوشیدن سریع‌تر رخ دهد و بخار بیشتر بیرون رود.
دیگ‌های بخار انرژی مؤثر را برای انواع نیازها فراهم می‌کنند اما می‌توانند دارای خطر هم باشند. هنگامیکه حرارت بالا و آب در شرایط تحت فشار ترکیب می‌شوند، دیگ ممکن است منفجر شود و به آسانی آتش‌سوزی رخ دهد. اپراتورهای دیگ به طور سنتی بر دمای مخزن به منظور جلوگیری از فاجعه نظارت می‌کنند و دیگ‌های مدرن دارای سیستم کامپیوتری برای خاموش کردن عناصر گرمایشی هستند. علاوه بر این یک نوع از سیستم دیگ بخار به نام حلقه هارتفورد (آرایشی از لوله‌های برگشت دیگ بخار)  شناخته می‌شود که به طور پیوسته منبع آب تانک به منظور جلوگیری از خطر انفجار مخزن خالی حرکت می‌کند.

تاریخچه ساخت دیگ بخار :

اختراع دیگ بخار یکی از مهم ترین تحولات انقلاب صنعتی بود که توسط جیمز وات از اسکاتلند اختراع گردید. البته جیمز وات نخستین سازنده ماشین بخار نبود. قبل از او اشخاص دیگری دستگاه های مشابهی ساخته بودند که از آنها مثلاً برای تلمبه زدن آب استفاده می گردید. اما اصلاحات اساسی و مثلاً افزودن محفظه تراکم بخار یا عایق بندی سیلندر بخار در دیگ بخار به وسیله جیمز وات انجام شد.
از آنجایی که جیمز وات امکانات و استعداد کافی برای راه اندازی کارهای تجاری را نداشت، در سال ۱۷۷۵ به کمک مهندس و تاجری توانا به نام ماتیو بولتون شرکتی به نام وات-بولتون را تأسیس نمود که در طی 25 سال تعداد بسیاری موتور بخار ساختند و روانه بازار کردند و ثروت فراوانی با فروش دیگ بخار بدست آوردند.
اگرچه تعداد زیادی از اختراعات در انقلاب صنعتی مؤثر بودند؛ اما هیچکدام از آنها به ‌تنهایی در انقلاب صنعتی مهم و حیاتی نبودند. در واقع می توان گفت که مهم ترین این اختراعات در انقلاب صنعتی، اختراع دیگ بخار بود. چرا که تا قبل از اختراع دیگ بخار منبع اصلی تأمین انرژی برای کارهای مختلف مانند گردش چرخ آسیاب استفاده از نیروی آب و باد و بالاخص استفاده از نیروی عضلات انسان بود. این موضوع باعث محدود شدن ظرفیت تولید صنعتی شده بود. اما پس از اختراع دیگ بخار این مشکل حل گردید و از آن ببعد انرژی فراوانی به واسطه دیگ بخار در دسترس بود که قابلیت افزایش دائمی هم داشت.

کاربرد دیگ بخار :

دیگ بخار یا بویلر (Boiler) مخزنی بسته می باشد که درون آن بخار آب در اثر سوختن یک ماده سوختنی تولید می گردد. درون دیگ بخار دارای دو بخش می باشد: سمت آتش که سطح گرمایی دیگ بخار است و سمت آب.
ديگ بخار (steam boiler or steam pot) از با اهمیت ترین تجهيزات و ماشين آلات تولید گرما است كه در صنایع مختلف غذايي، صنعت نفت، پتروشيمي، صنایع شیمیایی، صنایع ساخت يونوليت، در تولید بتن، صنایع نساجی، پرورش قارچ و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارد و در واقع دیگ بخار جزو جدا نشدنی بسیاری از صنایع است.
کلیه قسمت های داخلی و تحت فشار یک بویلر یا دیگ بخار از جنس آلیاژهای آهنی هستند. دیگ‌های بخار از جهت جنس دو گروه هستند: چدنی و فولادی. بیشتر دیگ های بخار، فولادی می باشند و جهت تولید بخار کم فشار از دیگ بخار چدنی استفاده می شود.

دیگ بخار steam boiler

انواع دیگ بخار :

1) دیگ‌های بخار لوله آبی (water-tube boiler)
2) دیگ‌های بخار لوله دودی یا لوله آتشی (fire-tube boiler
)


دیگ بخار لوله آبی

در کنار توسعه صنعت در قرن اخیر، کاربرد دیگ های بخار با فشار بالا ضروری گردید و برخی اوقات هم انفجارهای مصیبت باری بروز کرده است. چراکه در گذشته دیگ‌های بخار از ظروف با قطر بزرگ تحت فشار ساخته می شد که در اثر فشار داخلی، تنشهای انبساطی درون دیگ های بخار در دیواره‌های این ظروف رخ می داد. راه حل پیشنهادی برای حل این مشکل اساسی، کم کردن قطر ظروف تحت فشار بود. در واقع این کاهش قطر اساس عملکرد دیگ های بخار لوله-آبی می باشد. درون لوله های این دیگ‌های بخار آب و در سطح خارجی آنها، گازهای داغ در جریان می باشند.
دیگ‌های بخار لوله آبی از ظروفی به نام درام تشکیل شده که به وسیله لوله به هم وصل گشته اند. آب داخل لوله های دیگ بخار گردش داشته و گازهای داغ در مجاورت لوله ها حرکت می کنند. با اهمیت ترین مزایای دیگ‌های بخار لوله آبی، امکان افزایش ظرفیت آنها می باشد. دیگ‌های بخار لوله آبی قادرند بخاری با فشار 160 Atm و دمای 550 C و ظرفیت 160 تا 2200 ton/hr تولید نمایند. دیگ‌های بخار لوله آبی برای کاربرد در صنعت نفت و پتروشیمی در سایز کوچک تر و به حالت پکیج تولید می شوند.
علاوه بر این تقسیم بندی، دیگ های بخار را بر اساس تعداد مسیر گازهای احتراقی برای ورود به دودکش به انواع دیگ بخار تک پاس، دیگ بخار دو پاس، دیگ بخار سه پاس و دیگ بخار چهار پاس دسته بندی می کنند.

در یک دیگ بخار بدنه باید عایق بندی گردد و توسط پشم شیشه مرغوب و ورق های فولادی روکش شوند. اتصالات و جوشکاری و مونتاژ آن باید توسط اشعه ایکس سنجیده شده و مقدار تنش های متحمل برروی آن تست گردد.کوره باید به شکلی ساخته شود که در برابر گرما و مقدار جذب حرارت و انقباض های صورت گرفته حالت ارتجاعی داشته و تخریب نشود. هوارسانی دیگ که بوسیله فن های الکتریکی ایجاد می شود به وسیله کنترل کننده هایی سنجیده شود. مقدار سوخت و همینطور مقدار هوای اولیه به وسیله تجهیزاتی به نام دمپر و بادامک های متصل به اهرم انجام می گیرد که باید دارای حساسیت خوبی نسبت به تغییرات این موارد باشد.