بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش چیست؟ دیگ بخار آتشخوار چگونه کار میکند؟

الزامات ساخت بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش چیست؟

بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش که به آن دیگ بخار آتشخوار نیز میگویند از نوع بویلرهای فولادی است که مکانیزم آن هدایت آتس درلوله است. این بویلر نیازمند یک پوسته به منظور محصور کردن سیال و تکمیل کردن قسمت مخزن تحت فشار است و این پوسته محدوده اصلی بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش را تعیین میکند. برای درک علت این که چرا پوسته، فاکتور محدودیت است باید چند اصل را در مقاومت مصالح یاد بگیریم تا ضخامت پوسته، لوله ها و سایر بخش های بویلر را تعیین کنیم. باید توجه کنید ضخامت مورد نیاز پوسته یا لوله بویلر تابعی از شعاع است. با بزرگتر شدن لوله ها، ضخامت هم باید افزایش یابد تا فشار را تحمل کند. چون پوسته بیرونی بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش خیلی بزرگ است باید خیلی ضخیم باشد. مواد ضخیم تر مستلزم ساخت دقیق و استادانه اند پس متناسب با افزایش قطر، هزینه بویلر هم افزایش می یابد. نقطه شکست بزرگ بویلر فشار قوی در ضخامت مشخصی تعیین شده است.

محدودیت های حین تولید دیگ بخار آتشخوار

افزایش ضخامت محدودیت نرمالی در بویلرهای لوله اتش ایجاد میکنند که به آن MAWP (حداکثر فشار کاری مجاز) میگویند و فشاری برابر 250psig ایجاد می کند. ممکن است فشار بالاتری هم در نظر گرفته شود اما این یک کار رایج نیست. محدودیت دیگر در مورد اندازه بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش قطر آن است. بویلر با قطر بزرگتر از 8.5 فوت، مستلزم مجوز خاص برای انتقال است. اگر پنل کنترل بویلر هم روی آن نصب شده باشد محدودیت حمل و نقل قطر 7ft به آن اعمال می شود. همچنین محدودیت طول 12R نیز برای آنها وجود دارد که این محدودیت برای تریلرهای بزرگ 24ft است.

تمام این فاکتورها محدودیت مستدلی روی بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش هستند که حدودا 500 اسب بخار باشد و دارای سطح انتقال حرارت 5ft به ازای هر اسب بخار توان است. این بدان معنی نیست که بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش نمیتواند بزرگتر از 500 اسب بخار باشد چون بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش 1400HP نیز در بازار موجود است که میتوان گفت یک هیولای به قطر 10 و 40 فوت طول بود. هزینه پایین ساخت بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش باعث شده است تا تولیدات سازندگان دیگ بخار تا 1000HP افزایش یابد. گاهی اوقات آنها این کار را با نصب مشعل بزرگتر روی بویلر 800HP انجام میدهند.

انواع مختلف بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش

بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش در چند نوع مختلف عرضه میشوند. اصولا شکل آنها استوانه ای فوق بوده و بیشتر از روی وضعیت و تغییرات نسبت به شکل عمومی تعریف می شوند. آرایش موجود در شکل فوق برای بویلر (لولهای برگشت افقی) میباشد که از طراحی های قدیمی است ولی تاکنون اصلاح نشده است. رفت برگشت افقی در اسم آن بیانگر این است که دود از کنار تعدادی لوله عبور کرده و با برگشت از کنار بقیه لوله ها هم مجدد برگشت داده میشوند. یک سطح مقطع در وسط شکل نشان داده شده که آرایش لوله ها را برای برقرار کردن امکان حرکت صفحه هادی در عقب و موقعیت دریچه دسترسی نشان میدهد. معمولا پوسته بویلر در انتها که گاز برمی گردد و جعبه بازگشت با درهای بزرگ چدنی بسته می شود، گسترده میشود. در بسیاری از طراحی ساخت موجود در بازار، درهای بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش ممکن است بسته به طراحی در جلو یا عقب قرار گیرند.

اکثر انواع بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش بدون جوشکاری سرهم شده اند. اتصالات پوسته، صفحه لوله ها و اتصال لوله ها همگی اتصال پرچی هستند. کوره معمولا یک محفظه با دیواره آجری است که در زیر بویلر قرار دارد. به این نوع بویلر، دیگ بخار کوره آجری نیز میگویند. در برخی از آنها، آجرها به عنوان پایه برای نگه داشتن بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش استفاده میشوند که تعداد کمی سازنده آنها باقی مانده اند و این رویکرد را در ساخت استفاده میکنند. دلیل آن اینست که در صورت انفجار در کوره، آجرها را از جای خود رانده میشوند و موجب فروریختن انواع دیگ بخار می شود.

نکات مهم در خصوص استفاده از دیگ بخار آتشخوار

اکثر بویلرهای HRT مدرن از پایه های فولادی ساخته شده اند. مشکل دایمی این بویلرها محافظت از لوله های تخلیه از کف آن است. در اکثر موارد این لوله به صورت عمودی پایین آمده است و باید با دیواره عایق محافظت شود چون ممکن است گرمای زیادی جذب کند که بخار نتواند سریعا از آن فرار کرده و اجازه ورود آب را بدهد. که نتیجه آن خشک شدن و ذوب شدن لوله است.

نگرانی دیگر در مورد بویلرهای HRT کف آن است که حرارت تابشی از این طريق جذب می شود. هرگونه تجمع لجن در کف بویلر جلوی سرمایش پوسته کف را گرفته و به آن آسیب می زند. از آنجایی که سوختهای جامد نیازمند کوره بزرگی هستند استفاده از چنین سوخت هایی در این نوع دیگهای بخار معقول نیست.

بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش افقی و عمودی

یک بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش استاندارد را می توان چرخانده و به عنوان بویلر عمودی استفاده کرد. به ندرت آنها را در سرویس بخار استفاده می کنند چون صفحه لوله بالایی به جای آب در معرض بخار و اتصالات لوله ها در معرض حرارت بالا قرار دارند. آنها معمولا برای گرمایش آب استفاده می شوند. نمونه ای از نوع مرسوم آنها آبگرمکن های خانگی ایستاده است و ممکن است گاهی در گرمایش هیدرونیک و سرویس گرمای اتلافی به کار روند. بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش از نوع عمودی راندمان پایین تری دارند و قیمت آنها در بازار پایین تر از نوع افقی آن است.

بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش مدل لوکوموتیو locomotive boiler

همانطور که میدانید بویلر لوکوموتیو دارای یک بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش locomotive boiler است که ساختار اصلی لوکوموتیو را تشکیل میدهد. یک بویلر لوکوموتیو مثال خوبی از بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش اصلاح شده برای سرمایش برخی کوره ها است. هزینه های که برای ساخت این دیگ بخار افزایش یافته کاملا توجیه اقتصادی دارد و برای ایجاد پوشش آبی در اطراف کوره برای کمک به لوکوموتیو ایجاد شده اند. فولاد و آب خیلی سبکتر از دیواره هستند که ممکن است در زمان ایجاد سطح حرارتی بیشتر، برای تقویت لوکوموتیو مورد نیاز باشد. صفحات مسطح در برابر فشار داخلی نگه داشته میشود و از بین رفتن نگهدارنده های آن یکی از علل انقراض این نوع بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش است.

بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش مدل جعبه آتش یا فایر باکس firebox boiler

فن آوری پیشرفته در حوزه صنایع ریلی در بویلرهای ساکن هم وارد شده و بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش مدل فایر باکس firebox boiler را به وجود آورده است. این بویلر اولین سازه ای بود که حالت پکیج داشت، چون فقط به ساخت یک پایه عایق و نصب خود بویلر که در کارخانه مونتاژ شده نیاز دارد. شکل ناتمام بویلر هم برای انجام عملکرد قابل مقایسه با هزینه های ساخت و انتقال پایین تر توسط استفاده از آجر در پایه و تنظیم کردن دیگ بخار روی آن پایه تدارک دیده شده است. شاید کلمات ست پایین و ست بالا را در مورد این بویلرها شنیده باشید. یک بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش مدل فایر باکس از نوع ست بالا توانسته بود تمام کوره را ترکیب کند و مشعل جعبه آتش در ست بالا قرار داشت. در بویلر صنعتی فایر تیوب لوله آتش مدل فایر باکس از نوع ست پایین، مشعل باید در پایه آجری نصب گردد. در نهایت، ساخت دیگ بخار صنعتی به ساخت انواع بویلرهای scotch marine که به آن SM رسیده است.

بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش مدل نوع اسکاچ مارین scotch Marine

بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش مدل نوع اسکاچ مارین را هرچند اگر حتی یکی از آنها را در کشتی ها نبینید، بازهم هیچ مدرکی وجود ندارد که طراحی آن اسکاتلندی است. در این نوع بویلر یک کوره بزرگ در نظر گرفته شده و موارد کوره خارجی از آن حذف گردیده است.

بسیاری از بویلرهای صنعتی اصیل این طراحی، آنهایی که در کشتی به کار می رفت، سوخت مصرفی آنان زغال سوز بوده است و به کوره های متعددی برای تامین حجم کوره کافی و صفحه بزرگ نیاز داشت. رینج قطر لوله کوره 24ft بوده و به صفحات لوله جوش میشدند. اتصال بدنه صفحه لوله هم جوشی است. طرح s.m دو آرایش عمومی دارد. نوع رایجتر طرح عقب خشک است که اتاقکهای چرخش در هر دو انتها با انبساط پوسته و یا در حالت گرفته اند. در هر دو حالت هر دو طرف بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش مدل نوع اسکاچ مارین مجهز به در برای دسترسی به انتهای لوله ها است.

ساخت درهای بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش

یک بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش ممکن است درها در اندازه کامل بوده و کل آن را پوشش دهد و یا چند در برای دسترسی به لوله های مختلف داشته باشد. به هر حال این درها دارای دیواره عایق هستند و چون دود خروجی دمایی حدود 1200°F فارنهایت دارد. بعضی درها دارای صفحات هدایت جدایی ناپذیر برای تغییر جهت جریان دود به طرف بقیه لوله ها باشند. آرایش صفحات هادی در طراحی های مختلف متفاوت است. نوع عقب مرطوب، بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش پربازده تری است که دیواره عایق کمتری دارد؛ اما هزینه آن بالا و دسترسی برای خارج نمودن لوله ها محدود است.

انواع پاس های حرارتی در بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش – یک پاس، دو پاس، سه پاس و چهار پاس

بویلر لوکوموتیو یک طرح ساده یک بار گذر یا یک پاس است. دود به طور مناسب وارد بویلر شده و در مجاورت تمام لوله ها عبور کرده و خارج میشود. طرح HRT دارای انتقال حرارت اصلاح شده ای بود که به آن بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش دو پاس می گفتند، یعنی دود یک بار از یک طرف عبور کرده و برمی گشت و از طرف دیگر عبور میکرد. توجه داشته باشید که هر پاس شامل یک مسیر برای دود از یک طرف به طرف دیگر بود. هیچ یک از این طراحیها به صفحه هادی نیاز ندارد تا دود را هدایت کند.

طرح های S.M میتواند دو، سه، یا چهار پاس داشته باشند. یک بویلر S.M دو پاسه (دوبار گذر) به غیر از لوازم جدا کردن مشعل از دود برگشتی به صفحه هادی نیاز ندارد. نوع بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش سه پاس آن به یک صفحه هادی (برای هدایت دود به مسیر لازم) در عقب بویلر برای جدا کردن پاس اول و دوم در جعبه بازگشت دود از پاس سوم است در حالی که بویلرهای چهار پاسه هم در عقب و هم در جلو نیازمند صفحه هدایت دود است.

بویلرهای لوله آتش چهار پاسه دارای ساختمان منحصر به فردی هستند. لوله های ورودی پاس دوم معمولا به صفحه لوله ها جوشکاری میشوند، چون دود در جعبه بازگشت دود پاس اول به دوم در این بویلرها خیلی داغ تر هستند و جوشکاری شرایط بهتری برای عبور گرما از فلز به آب انجام میشود و این عمل به منظور جلوگیری از گرم شدن بیش از حد (اور هیت) لوله ها را فراهم می کند. همان طور که قبلا گفتیم اتصال لوله ها در بویلر چهار پاسه متفاوت است.

روش اتصال لوله ها در بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش چهار پاس

معمول ترین روش اتصال دادن لوله ها در هر دو نوع بویلر لوله آبی و لوله آتش، رول کردن سرلوله هاست. این یک روش مستحکم مکانیکی است که ضد آب و قابل اطمینان هم هست ولی به راحتی هم شکسته می شود پس می توان لوله ها ا را خارج نمود. برای اطلاعات بیشتر در مورد رول کردن به موضوعات مربوط به نگه داری مراجعه کنید.

لوله های مدریسون در دیگ بخار آتشخوار

لوله احتراق معمولا توسط جوشکاری به صفحه لوله ها متصل می شود چون بزرگ و ضخیم است و اتصال دادن آن به روش رول اگر هم غیرممکن نباشد بسیار سخت است. گاهی این لوله ها را لوله مدریسون هم میخوانند. برخی لوله های احتراق اساسا فقط یک استوانه هستند مدریسون کسی است که فهمید می توان این لوله ها را نازک تر هم انتخاب نمود در حالی که همچنان بتوانند فشار خارجی را هم تحمل کنند. او این کار را با چین دار کردن لوله انجام داد. اگر با دقت در شکل نگاه کنید لوله مدریسون را در آن خواهید دید. پس تمام لوله های احتراق چین دار لوله مدریسون هستند. قسمت لوله آتش بویلر فاکتور مهم دیگری از ساختار آنها را نشان می دهد، پیچ مهار، صفحه لوله توسط لوله های بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش در بالای آن مهار نمی شود (همان فضای بخار)، پس پیچ های مهار برای نگه داشتن آن قسمت از صفحه لوله و جلوگیری از پیچش آن ضروری است. بخشی از بازرسی داخلی بویلر، جوش های ایشت بند است که پیج های مهار را به سقف پوسته دیگ بخار متصل می کنند. پیج مهار به داخل صفحه لوله رسوخ می کند و جوش های آن باید از بیرون هم مثل داخل کنترل گردد.

بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش مدل نوع حوزه نفتی Oil Industry boiler

یک نوع دیگر بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش هم وجود دارد که ممکن است با آن مواجه شوید که نام آنها بویلرهای حوزه نفتی است و برای این کار طراحی شده اند. این بویلرها با آب خام و کندانسیت برگشتی کم کار میکنند. پوسته و لوله های آن ضخیم تر و نرخ انتقال حرارت در آنها پایین تر است بویلر صنعتی فایرتیوب لوله آتش نوع S.M مزایای زیادی دارند که طراحی ساده یکی از آنها است. در کل تمیز کردن اسمت آتش آنها با باز کردن درهای بزرگ آن به راحتی امکان پذیر است. آنها میتوانند در اکثر اندازه ها به صورت پکیج آماده کار در دسترس باشند. میزان دیواره عایق در آنها حداقل ممکن است. هزینه تعویض لوله های آن ارزان تر است چون همه لوله های آن مستقیم هستند. حجم آب آنها در مقایسه با بویلرهای لوله آبی بیشتر است و میتوانند نوسانات بار را به خوبی اداره کنند.