بسیاری از تأسیسات تجاری و صنعتی از دیگهای بخار برای تولید بخار یا آب گرم برای گرم کردن فضا یا برای گرمایش فرآیند استفاده می کنند. دیگهای بخار به طور معمول مصرف کنندگان اصلی انرژی هستند و هر شخصی که در مدیریت انرژی دخیل است باید بداند که یک بویلر چگونه کار می کند و چگونه می توان عملکرد آن را حفظ و یا بهبود داد. در این مقاله به تشریح انواع دیگهای بخار استفاده شده برای تأسیسات گرمایشی می پردازیم ، در حالیکه مروری بر راهکارهای Patsa صنعت مربوط به سیستم های کنترل بویلر پارامترهای آن که بر راندمان انرژی و ایمنی تأثیر دارد ، ارائه می شود.

مقدمه

دیگ بخار یا بویلر یک ظرف بسته است که برای گرم کردن آب و تولید آب گرم یا بخار از طریق احتراق سوخت یا از طریق عمل الکترود یا عناصر مقاومت الکتریکی ساخته شده است. بسیاری از تأسیسات تجاری و صنعتی از بویلر برای تولید بخار یا آب گرم برای گرم کردن فضا یا برای گرمایش فرآیند استفاده می کنند. به ویژه  مهم است که بدانیم مهمترین پارامترهای یک سیستم کنترل بویلر کدام است و چگونه آنها را کنترل میبایست کرد.  برای دیگهای بخار سوخت فسیلی، راندمان احتراق مهمترین پارامتر مورد نظر است.  این اغلب با بهینه سازی  مقدار هوای سیستم احتراق که با سوخت مخلوط می شود کنترل می شود. بنابراین ، درک سیستم های کنترل بویلر بسیار مهم است. دیگهای بخار و آب گرم در اندازهای استاندارد از دیگهای بخار بسیار کوچک برای آپارتمان ها و اقامتگاه ها تا دیگهای بسیار بزرگ برای مصارف تجاری و صنعتی موجود است.

انواع دیگهای بخار

دیگهای بخار با درجه حرارت آب یا فشار بخار طبقه بندی می شوند. آنها همچنین با توجه به نوع فلز مورد استفاده در ساخت و سازها (چدن ، فولاد یا مس)،و با توجه به نوع سوخت یا عنصر حرارتی (نفت ، گاز یا برق) یا با ارتباط آتش یا آب با لوله ها طبقه بندی می شوند (به عنوان مثال، firetube  یاwatertube.).

• بویلر های کم فشار آنهایی هستند که برای تولید بخار تا فشار 15 PSIG یا آب گرم تا 250 درجه فارنهایت با فشار تا 160 PSIG طراحی شده اند.
• دیگهای  فشار متوسط و فشار بالا، بخار بالای 15 PSIG یا آب گرم بالای 160 PSIG یا 250 درجه فارنهایت یا هر را دو تولید می کنند.

بویلر ها معمولاً از چدن یا فولاد جوش خورده ساخته می شوند. دیگهای چدنی (شکل 1) از بخش های جداگانه چدنی ساخته شده و با استفاده از پیچ یا مهره و میله های پیچ یا میخ های پرچ به یکدیگر متصل می شوند.  تعداد بخش ها می توانند متنوع باشند تا طیف وسیعی از ظرفیت ها را فراهم کنند.

شکل 1. دیگ چدنی معمولی (Watertube)

دیگهای فولادی در انواع متنوعی قرار دارند. آنها به صورت در کارخانه مونتاژ شده و جوش داده می شوند و به عنوان یک واحد ارسال می شوند.  شکل 2 دیگ بخار از نوع Firetube را نشان می دهد.  گازهای حاصل از آتش سوزی و دودکش ها به طور قابل توجهی با آب احاطه شده اند. محصولات احتراق از لوله ها به پشت و سپس به جلو و یک بار دیگر به پشت منتقل می شوند تا اینکه در نهایت در قسمت جلویی خارج شوند. این باعث می شود تا به آن یک دیگ  Four-Pass خطاب شود.  دیگهای بخار Firetube در بسیاری از انواع دیگر ساخته میشوند، مانند:

• جعبه آتش بیرونی – جعبه آتش با آب احاطه نشده است.
• پشت خشک – محفظه احتراق و داخل دیگ به طور مستقیم از درهای تمیز کننده در پشت دیگ در دسترس است
• نوع Scotch-Marine از حجم کم آب استفاده می کند و واکنش سریع دارد.

شکل .2 دیگ بخار از نوع Firetube

 دیگهای بخار Watertube دیگهای بخار از جنس استیل است که برای نیازهای به ظرفیت بالای بیش از 2 میلیون Btu در ساعت (Btu/h) مورد استفاده قرار می گیرند.  این نوع از دیگهای بخار از یک جعبه آتش با آب خنک شده استفاده می کنند که باعث افزایش عمر دیوارها و مواد نسوز داخل کوره می شود.

دیگهای بخار مدولار، دیگهای بخار کوچک آب گرم هستند که از 200000 تا 900،000 Btu/h ورودی در نظر گرفته شده اند.  این دیگها با راندمان ناخالص 85٪ یا بالاتر در دسترس هستند. شکل 3 ویژگی های یک دیگ بخار مدولار معمولی را نشان می دهد. این دیگهای بخار اغلب برای تهیه آب گرم برای گرمایش فضا و یا آب گرم خانگی مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال ، اگر بار گرمایش طراحی شده 2 میلیون Btu در ساعت باشد ، ممکن است از چهار دیگ بخار مدولار 600000 Btu/h (ورودی) استفاده شود. اگر بار در روز 25٪ یا کمتر باشد ، فقط یک دیگ بخار استفاده می شود و برای تأمین حرارت لازم روشن و خاموش می شود. سه دیگ بخار دیگر بدون جریان آب خاموش باقی می مانند. این باعث کاهش تلفات گرما از دودکش ها و پوشش دیگ های خاموش می شود.

شکل .3 دیگ بخار مدولار با راندمان بالا

 بعضی از دیگهای مدولار ظرفیت ذخیره سازی بسیار کم و انتقال حرارت بسیار سریع دارند بنابراین  باید از جریان آب قبل از شروع کار مشعل اطمینان حاصل شود.

دیگهای بخار برقی با تبدیل انرژی الکتریکی به گرما و با استفاده از عناصر مقاومت یا الکترود، آب را گرم یا بخار تولید می کنند. دیگهای بخار برقی 100٪ کارآمد(efficiency) محسوب می شوند زیرا تمام نیرویی که مصرف می شود مستقیماً آب گرم یا بخار تولید می کند.  تلفات گرما از طریق پوشش و عایق بندی بسیار ناچیز است و دودکشی وجود ندارد.

دیگهای بخار الکترود (همانطور که در شکل 4 مشاهده می شود) دارای الکترودهایی هستند که در آب غوطه ور شده اند.  جریان الکتریسیته از بین الکترودها در داخل آب عبور می کند و این جریان و مقاومت آب باعث تولید گرما می شود. دیگهای بخار الکترود در اندازه های حداکثر (kw) 11000 کیلو وات در دسترس هستند.  دیگهای مقاومت دارای عناصر مقاومت (گرمایشی) غوطه ور در داخل آب، اما عایق الکتریکی از آب هستند و در اندازه های حداکثر (kw) 3000 کیلووات تولید می شوند. عناصر الکتریکی و الکترودها معمولاً برای تولید گرمایش در چهار یا چند مرحله به صورت گروهی قرار می گیرند.  یک کنترل کننده مرحله ای بر اساس فشار بخار یا دمای آب گرم در هر مرحله از فرایند گرمایش پاسخ مقتضی را می دهد و طبق نیاز برای گرم کردن ساختمان عمل می کند.

شکل .4 دیگ بخار بخار الکترود

 شرکت پتسا صنعت پیشتاز در ارائه راه حل های جامع سیستم های کنترل بویلر (BCS) است. مشارکت ما با شرکت های پیشرو در این صنعت، مانند HIMA و Yokogawa ما را قادر می سازد تا بهترین راه حل های موجود در این صنعت را به مشتریان و شرکای خود ارائه دهیم.  بخشهای مهندسی ، فروش و خدمات ما آماده همکاری با شما در این پروژه ها هستند.  ما آماده ایم  تا راهکارهایی متناسب با نیازهای شما در حال حاضر و برای آینده طراحی و ارائه نماییم.  از جمله راه کارهای ما مبتنی بر محصولات HIMA از تجهیزات و فناوری های ذیل بهره می برند:

کنترل ترکیبی برای مشعل ها و بویلرها بر اساس FlexSILon BCS:

مشعل ها از جمله مهمترین عناصر ایمنی و پیچیده ترین سیستم های مورد استفاده در صنایع انرژی و صنایع فرآیندی هستند.  آنها باید با دستگاههای اشتعال خودکار و تجهیزات فنی مربوطه جهت بهره برداری و نظارت ، ذخیره سازی داده ها ، هشدارها ، فرآیند های تشخیصی و غیره عملکرد یکپارچه داشته باشند.  FlexSILon BCS از HIMA یک راه حل کامل برای فرایند اشتعال ایمن و محافظت از دیگ بخار میباشد.  این سیستم با اجزای بسیار کم ارائه دهنده  حداکثر ایمنی، بالاترین حفاظت زیست محیطی، حداکثر بازدهی مالی وکمترین تلاش عملیاتی است.

یک راه حل جامع خود پرداز و سود ده:

علاوه برسیستم های اساسی مرتبط با ایمنی ، این سیستم ایمنی عملکردهای کنترل سیستم های دیگری را نیز بطور فراگیر پوشش می دهد.  سیستم هایی که تاکنون به مؤلفه های اضافی نیاز داشتند، از قبیل:

• سیستم کنترل ترکیبی (چند سیستم مشعل چند مشعل و / یا چند سوخت)
• نظارت بر نسبت سوخت و هوا
• شروع / توقف توالی
• محافظت از دیگ و فرایند
• فشار دیگ بخار و کنترل سطح دما
• عملیات و نظارت محلی (HMI)
• اتصال به سیستم های کنترل (به عنوان مثال DCS ، SCADA و غیره)

بکارگیری امروزی فناوری آینده:

FlexSILon BCS مزایای اقتصادی واضحی را ارائه می دهد و در عین حال کلیه الزامات ایمنی عملکردی برای کارخانه شما را مطابق با هنجارها و استانداردهای بین المللی نیز برآورده می کند.  با استفاده از FlexSILon BCS ، کارخانه شما امروز برای شرایط ایمنی فردا آماده شده اند.