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 مهم ترین 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.

اصلاح آب دیگ های بخار

اصلاح آب دیگ های بخار به سه دسته زیر قابل تقسیم است:
الف – اصلاح خارجی (بیرونی )
ب – اصلاح داخلی ( درونی )
ج – اصلاح بخار تقطیر شده کیفیت آب ورودی به انواع دیگ بخار متفاوت بوده و عمدتاً به ظرفیت و فشار آن بستگی دارد.
بطور کلی هر قدر که فشار دیگ بخار افزایش یابد آب تغذیه باید با کیفیت مطلوب تری وارد دیگ شود.

اصلاح آب

آب برای تولید بخار، یک سیال ضروری به شمار می آید. حفظ کیفیت آب موجب ارتقاء بازدهی و افزایش طول عمر دیگ های بخار می شود. استفاده از آب با کیفیت پائین باعث بروز مشکلات جدی برای دیگ های بخار شده و در خیلی مواقع موجب تخریب کامل آن می گردد. در این فصل متداول ترین و جدی ترین مشکلاتی که در رابطه با دیگ های بخار صنعتی صورت می پذیرد تشریح و روش های صحیح نگهداری از دیگ های بخار بیان میگردد.

معمولا مشکلات دیگ های بخار خاص خود بوده و شدیداً به نوع آب و نحوهٔ بهره برداری وابسته است، لیکن سعی بر آن است تا مبانی عمومی و متداول در این فصل تشریح گردد. بهره گیری از مشاورین ذیصلاح برای دستیابی به سیستم های مناسب اصلاح آب و یا استفاده از مواد شیمیایی مناسب، موجب افزایش بهره وری در دیگ های بخار خواهد شد.

مشکلات آب دیگ های بخار

معمولا مشکلات آب دیگ های بخار به دو گروه زیر قابل تقسیم بندی می باشند:
الف – مشکلات ناشی از رسوب گذاری
ب – مشکلات ناشی از خوردگی از آنجائیکه این دو مورد از عمده ترین و متداول ترین مشکلات دیگ های بخار به شمار می آیند، بسیار محتمل است که هر دو مشکل بطور هم زمان برای دیگ های بخار حادث گردد.

بسیاری از مشکلات خوردگی در اثر رسوب گذاری پدیدار می شوند و هم چنین در بسیاری از موارد عامل خوردگی باعث بروز مشکلات رسوب گذاری می شود. به هرحال هر دو مشکل فوق را میتوان با تمهیدات علمی از میان برداشت و برطرف کرد.

صرفه جویی در هزینه های سیستم دیگ بخار

- رزین های تبادل یونی

- تجهیزات کنترل و دوزینگ پمپ

- صرفه جویی در آب و انرژی

- آموزش اپراتور

- خدمات آزمایش گاهی و تجزیه و تحلیل آنالیز های آب

برای جلوگیری از تشکیل رسوب ابتدا باید سختی آب ورودی به دیگ بخار از بین برود که بطور معمول از طریق سیستم های تبادل یونی (ستون های سختی گیر) انجام می گردد. و در مرحله دوم با تزریق مواد شیمیایی بایستی اقدام نمود.

تاثیر مواد شیمیایی به نحوی است که به از بین بردن رسوبات در دیگ بخار کمک کرده و با تشکیل لجن و ته نشست در ته دیگ بخار و کنترل زیر آب زدن به دیگ بخار از تشکیل رسوب در دیگ بخار جلوگیری بعمل می آید.اگر نرم کننده های آب ورودی به دیگ بخار معیوب باشند تشکیل سریع رسوب در دیگ بخار انجام خواهد شد. بنابراین بسیار حائز اهمیت است که آنالیزها و کنترل های روزانه آب ورودی و همچنین آب دیگ بخار انجام شود.

کنترل خوردگی در دیگ بخار

خوردگی در دیگ های بخار با فشار کم در نتیجه اکسیژن محلول، اسیدیته و قلیائیت بیش از حد ایجاد می شود. بنابراین آب ورودی به دیگ بخار باید عاری از هرگونه اکسیزن محلول و محفوظ نگه داشتن آب دیگ بخار در pH و قلیائیت مناسب است.

نمودار زیر تاثیر حلالیت اکسیژن در درجه حرارت های متفاوت را نشان می دهد که با افزایش دما از غلظت اکسیژن محلول کاسته خواهد شد.

این بدین نحو است که با افزایش دمای آب ورودی به دیگ بخار و ازبین بردن اکسیژن (از طریق دی گازاتور) بطور معمول خطر ابتلا به خوردگی را کاهش خواهد داد. درجه حرارات آب خوراک دیگ بخار باید حداقل 80 درجه سانتی گراد نگهداری شود. که می توان از طریق کندانس برگشتی نیز به این دما رسید. دمای ایده آل آب خوراک به دیگ بخار در محدوده 85-90 درجه سانتی گراد است. اما دماهای بالاتر باعث ایجاد کاویتاسیون در پمپ آب خوراک ورودی خواهد شد.

تزریق مواد جاذب اکسیژن نیز به از بین رفتن اکسیژن باقی مانده در سیستم نیز می تواند کمک کند. به منظور حداکثر تاثیر بازدارنده اکسیژنی آن باید در انتهای خطوط گرم و باید بعد از ورودی آب سرد باشد بهترین مکان برای تزریق ماده بازدارنده اکسیژنی مخزن آب گرم خوراک به دیگ بخار است تا نسبت به اختلاط و زمان کامل آن اطمینان حاصل شود.

بری اطمینان از حذف اکسیژن آب ورودی به دیگ بخار لازم است روزانه آب ورودی به دی گازاتور مورد آزمون و بررسی قرار گیرد.

کنترل خوردگی سیستم کندانس

دی اکسید کربن حل شده بخار در خطوط لوله های بخار خورنده نیست، اما اگر این بخارات متراکم شود و به شکل آب درآید گازهای خورنده، اکسیژن و دی اکسید کربن حل شده در ان می تواند باعث خوردگی در محل شود. اگر بهینه سازی آب به اندازه کافی انجام نشود می تواند منجر به تسریع در تخریب لوله های کندانس برگشتی شود. افزایش قلیائیت آب خام ورودی به دیگ بخار خود یک عامل مهم در تولید گاز دی اکسیدکربن در فاز بخار خواهد بود.

خوردگی ناشی از دی اکسید کربن در فاز بخار که اغلب نیز می تواند از طریق آب تصفیه شده از اسمز معکوس نیز باشد می توان از طریق ماده بازدارنده خوردگی به آب دیگ بخار کنترل کرد.

تخلیه از زیر دیگ بخار

هدف از تخلیه از زیر دیگ بخار حذف لجن، مواد جامد معلق و مواد جامد محلول (TDS) است. لجن توسط هر دو نمک های تشکیل دهنده سختی و یا محصولات خوردگی (ناشی از کندانس بخار برگشتی) خواهد بود. افزایش ناگهانی در سطح لجن ممکن است ناشی از عدم کارائی روش های پیش تصفیه ورودی (ستون های سختی گیر، اسمز معکوس و...) یا آلودگی کندانس برگشتی خواهد بود.

TDS (کل جامدات حل شده)

یک معیار از تمامی مواد معدنی محلول در آب است و در مورد دیگ بخار ناشی از TDS آب ورودی به دیگ بخار و TDS اضافی از مواد معدنی شیمیایی بهینه ساز آب دیگ بخار خواهد بود. بخار به عنوان آب خالص مطرح است حال در صورت افزایش TDS فاز بخار نشان از افزایش غلظت مواد محلول در دیگ بخار خواهد بود. که در نهایت به علت کف کردن و یا کری آور در دیگ بخار مواد جامد حل شده فاز مایع را ترک کرده و به فاز مایع حرکت خواهند کرد که این خود نیز می تواند باعث ایجاد مزاحمت های فیزیکی و شیمیایی در خطوط لوله های بخار خواهد کرد.

 به منظور جلوگیری از کف کردن و کری آور در دیگ بخار نیاز است تا TDS دیگ بخار از طریق زیر آب زدن به آن کاهش یافته و از آب کاهش یافته از طریق TDS کمتر آب خوراک ورودی تامین گردد. استانداردهای بین المللی نشان میدهند که برای اکثر دیگ های بخار می توان TDS را تا 3500 میلی گرم بر لیتر کنترل کرد. با این حال، در شرایط خاص ممکن است لازم باشد برای جلوگیری از تشکیل کری آور و کف کردن لازم باشد تا  TDS کمتر از حد ممکن کنترل گردد.

تخلیه از زیر دیگ بخار برای حذف لجن و حفظ خلوص بخار لازم است. اما مهم است بدانید که بسته به فشار بخار هر 3-4 % تخلیه از زیر آب برابر است با 1% هزینه سوخت خواهد بود. بنابراین لازم است تا کنترل های روزانه آب دیگ بخار انجام شود.

روش های مختلف طراحی: دیگ های چگالشی در مقابل دیگ های غیر چگالشی

در اینجا با وجود دمای ورودی پایین تر یک تفاوت عمده وجود دارد. با یک دیگ معمولی، نصاب باید مطمئن شود که مبدل حرارتی چدنی در مقابل شوک های حرارتی مقاوم باشد. این حالت بیشتر در زمانی است که آب بسیار سرد برگشتی وارد مبدل حرارتی بسیار داغ چدنی می شود با انبساط بسیارسریع درمقاطع مبدل چدنی ترک و سپس نشتی ایجاد می شود. در دیگ های چگالشی، نصاب ها ترجیح می دهند از آب برگشتی با دمای پایین تر استفاده کنند تا عمل چگالش بهتر انجام شود.

تهویه پارامتر دیگری است که باید مورد توجه قرار گیرد. تهویه استاندارد و پر بازده معمولا دودکش است و به همراه تجیزات اضافی مانند تهویه اجباری که سبب افزایش هزینه تعمیر و نگهداری می شود. اکثر دیگ های چگالشی داری تهویه مستقیم هستند. امروزه ساختمان هایی ساخته می شوند که در آنها از دودکش استفاده نمی شود، استفاده از دیگ های چگالشی گزینه مناسبی برای این نوع ساختمان ها است.