بویلر و دیگ بخار

بویلر (Boiler) یا دیگ بخار یکی از مهم‌ترین تجهیزات در بسیاری از صنایع است که برای تولید بخار یا آب داغ به کار می‌رود. این دستگاه در صنایع نیروگاهی، نفت و گاز، پتروشیمی، غذایی، دارویی و حتی ساختمان‌های مسکونی و تجاری نقش حیاتی ایفا می‌کند.
عملکرد صحیح و ایمنی بویلر نه تنها بهره‌وری سیستم را تضمین میکند، بلکه از وقوع خطرات جدی جلوگیری می‌کند. اصولا تدوین مهمترین استاندارد جهانی بویلر، یعنی همان ASME BPVC ، به علت انفجار و ترکیدن بویلرها در صنایع مختلف شکل گرفت.
از آنجایی که بویلر در واقع یک مخزن تحت فشار است، عدم رعایت ایمنی و نکات استاندارد، می‌تواند باعث بروز فاجعه و خسارات سنگین شود.

در این مقاله، به بررسی اصول عملکرد بویلر، انواع ، کاربرد و بررسی مهمترین استانداردهای بویلر خواهیم پرداخت.

• بویلر چیست؟
• انواع بویلر
• استانداردهای مهم و دانلود استانداردهای بویلر
• دانلود مقالات و کتب آموزشی بویلر
• سوالات متداول

بویلر (Boiler) چیست؟

بویلر یا دیگ بخار (به انگلیسی: Boiler) دستگاهی است که آب را از طریق حرارت مستقیم یا غیرمستقیم به بخار یا آب داغ تبدیل می‌کند. این بخار می‌تواند برای گرمایش، تولید انرژی یا فرآیندهای صنعتی استفاده شود.

کاربردهای بویلر

بویلرها در صنایع مختلفی کاربرد دارند این صنایع به شرح زیر است:

• صنایع نیروگاهی: تولید بخار برای توربین‌ و تولید برق.
• پتروشیمی و نفت و گاز: تأمین بخار (استیم) برای فرآیندهای شیمیایی.
• صنایع غذایی: پاستوریزاسیون، استریل و پخت مواد غذایی.
• داروسازی: تولید بخار استریل برای فرآیندهای حساس.
• ساختمان‌ها: تأمین گرمایش و آب گرم.

خطرات بویلر و روشهای پیشگیری

مهمترین خطرات بویلرها، شامل موارد زیر است:

1. انفجار بویلر: ناشی از افزایش فشار یا دمای بیش از حد.
2. خوردگی فلزات: تخریب فلزات به دلیل کیفیت پایین آب یا محیط خورنده.
3. رسوب‌گذاری: کاهش انتقال حرارت به دلیل تجمع رسوبات.

همانطور که در بالا گفتیم، مهمترین خطری که بویلرها ایجاد می کنند، خطر انفجار است. این مبحث به قدری مهم است که وسیع ترین کمیته فنی استاندارد ASME ، به طور کامل به بویلر و مخازن تحت فشار اختصاص داده شده است. در بویلرهای ساختمانی و کوچک خطر انفجار با نصب شیرهای اطمینان و سیستم‌های کنترل فشار، قابل حل است البته در صنایع بزرگتر، ملاحظات بیشتری می طلبد.

دومین مبحث مهم و قابل ملاحظه در بویلرها، مبحث کیفیت آب ورودی بویلر است که باید آب بویلر بهینه شود و دایما آب کنترل گردد. اگر آب ورودی مورد بی توجهی قرار گیرد، می تواند باعث بروز عواملی مانند خوردگی فلزات ، تخریب، و رسوب گذاری بیش از حد و گرفتگی شود که علاوه بر کاهش کارآیی، خود نیز یکی از عوامل انفجار است.
راه حل پیشنهادی در صنعت، بهینه سازی آب بویلر، استفاده از مواد کنترل شیمیایی آب و شستشو و تمیزکاری منظم می باشد.

انواع بویلر

انواع بویلر بر اساس کاربرد

1. بویلر صنعتی: برای فرآیندهای تولیدی در صنایع .
2. بویلر نیروگاهی: تولید بخار با فشار بالا برای چرخاندن توربین‌ و تولید برق.
3. بویلر خانگی (سیستم پکیج): برای گرمایش آب و فضا در ساختمان‌های مسکونی و تجاری.

انواع بویلر بر اساس سوخت مصرفی

سوخت فسیلی (گاز، نفت، زغال‌سنگ): رایج‌ترین نوع بویلرها.
برقی: مناسب برای مکان‌هایی که دسترسی به سوخت فسیلی محدود است.
زیست‌توده (Biomass): استفاده از مواد ارگانیک مانند چوب و پسماند کشاورزی.

انواع بویلر بر اساس طراحی

1. بویلر فایر-تیوب (Fire Tube Boiler)
2. بویلر واتر-تیوب (Water Tube Boiler)

بویلر فایر تیوب (Fire Tube Boiler)

بویلر فایر تیوب، نوعی از بویلر است که گازهای داغ از درون لوله‌ها عبور می‌کنند و آب در اطراف آنها قرار دارد. این نوع، مناسب برای ظرفیت‌های پایین و متوسط است و بیشتر در صنایع غذایی، گرمایش ساختمان‌ها کاربرد دارد.

اجزای اصلی بویلر فایر تیوب

1. محفظه احتراق (Furnace): جایی که سوخت (مانند گاز، نفت یا زغال‌سنگ) در آن سوزانده می‌شود.
2. لوله‌های آتش (Fire Tubes): گازهای داغ از داخل این لوله‌ها عبور می‌کنند و حرارت خود را به آب اطراف منتقل می‌کنند.
3. پوسته یا مخزن آب (Shell): یک مخزن استوانه‌ای که آب در آن نگهداری می‌شود.
4. دودکش (Chimney): خروجی گازهای سوخته به محیط بیرون.
5. دریچه‌های دسترسی (Manhole): برای بازرسی و نگهداری بویلر.

نحوه کارکرد بویلر فایرتیوب

1. سوخت در محفظه احتراق بویلر سوزانده می‌شود و گازهای داغ تولید می‌کند.
2. این گازها از طریق لوله‌های داخلی (تیوب‌ها) عبور می‌کنند.
3. حرارت گازها به آب اطراف لوله‌ها منتقل می‌شود و آب به تدریج به بخار تبدیل می‌شود.
4. بخار تولید شده برای استفاده در کاربردهای مختلف، مانند تولید برق، گرمایش، یا استفاده در فرآیندهای صنعتی، از بویلر خارج می‌شود.

بویلر لوله-آب (Water Tube Boiler)

در این نوع، آب از درون لوله‌ها عبور کرده و گازهای داغ در اطراف آنها جریان دارند. مناسب برای فشار و ظرفیت‌های بالا. کاربرد: نیروگاه‌ها و صنایع بزرگ.

اجزای اصلی بویلر

اجزای بویلر بستگی به طراحی ساختار بویلر دارد. با این حال مهمترین اجزای ثابت یک بویلر به شرح زیر است:

1. محفظه احتراق (Furnace): بخشی که در آن سوخت می‌سوزد و حرارت تولید می‌کند.
2. مبدل حرارتی: سطحی که حرارت را به آب منتقل می‌کند.
3. لوله‌ها: مسیرهایی برای عبور آب یا بخار.
4. شیرهای اطمینان: برای جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار.
5. پمپ‌ها: برای گردش آب یا سوخت در سیستم.
6. کنترل‌کننده‌ (رگولاتور): برای تنظیم فشار، دما و سطح آب.

استانداردهای بویلر

استانداردهای بویلر به عنوان یک مرجع معتبر، راهنمایی‌ لازم را برای اطمینان از عملکرد ایمن و بهینه این تجهیزات ارائه می‌دهند. بویلرها تحت فشار بالا کار می‌کنند، و عدم رعایت استاندارد می‌تواند به انفجار یا خرابی‌های جدی منجر شود.
استفاده از استانداردها باعث افزایش کارایی و کاهش مصرف انرژی می‌شود. همچنین طراحی و ساخت مطابق استانداردها، عمر مفید بویلر را افزایش می‌دهد.

الزامات استاندارد برای بویلرها

استانداردهای بویلر، نکات مهمی مانند موارد زیر را ارائه میدهند:

• متریال ساخت بویلر : مواد مقاوم در برابر فشار و دما، مانند فولادهای خاص.
• طراحی ایمن: محاسبات دقیق برای ضخامت دیوارها، ظرفیت و مقاومت حرارتی.
• جوشکاری: رعایت استانداردهای جوشکاری (مانند AWS یا ASME Section IX) .
• تست بویلر : شامل تست‌های هیدرواستاتیک، تست فشار و بررسی نشتی.
• سیستم‌های کنترل فشار: استفاده از شیرهای اطمینان، گیج‌ها فشار و دما برای جلوگیری از خطرات.
• تعمیر و نگهداری: استانداردهایی برای تعمیر و نگهداری دوره‌ای، مانند API 510.

استانداردهای مهم بویلر

1. ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC)
2. استانداردهای BS EN 12952 و BS EN 12953
3. استاندارد ISO 16528
4. استاندارد API 530
5. استاندارد DIN EN 303
6. استاندارد NACE MR0175/ISO 15156

ASME BPVC نام مهمترین کمیته استاندارد ASME است و شامل 13 سکشن درباره بویلر ومخازن تحت فشار است. در صفحه استاندارد ASME توضیحات کاملی درباره آن وجود دارد. برخی مهمترین سکشن ها از قرار زیر است:
ASME Section VIII استاندارد طراحی مخازن تحت فشار است که ممکن است در بویلرها استفاده شوند.
ASME Section IV: استاندارد برای بویلرهای گرمایشی مورد استفاده در ساختمان‌ها و فضاهای کوچک است.
ASME Section I: مقررات برای بویلرهای تولید بخار و آب گرم صنعتی.
ASME SECTION 9 : جامع ترین استاندارد جوشکاری بویلر و مخازن تحت فشار.

BS EN 12952 و BS EN 12953 نیز، استانداردهای جامعی هستند که هر کدام شامل چندین پارت است.این استانداردهای اروپایی به طراحی و ساخت بویلرهای لوله آتش (Fire Tube Boilers) و بویلرهای واتر-تیوب اختصاص دارد. همه بخش های این دو استاندارد، در مجموعه CEN TC 269 جمع آوری شده است.

استاندارد ISO 16528 استاندارد بین‌المللی برای بویلرهاست که الزامات کلی طراحی، ساخت و آزمایش را مشخص می‌کند. این استاندارد شامل دو بخش است و در کمیته فنی ISO TC 11 گردآوری شده است.

استاندارد API 530 : این استاندارد از موسسه نفت آمریکا (API) برای طراحی بویلرهای با فشار بالا در صنایع نفت و گاز استفاده می‌شود.

DIN EN 303 این استاندارد آلمانی برای بویلرهای گرمایشی کوچک و متوسط مناسب است.

NACE MR0175/ISO 15156 یک استاندارد مشترک ایزو و NACE است که برای جلوگیری از خوردگی در محیط‌ حاوی سولفید هیدروژن (H₂S) مناسب است. (بهینه سازی آب بویلر). این استاندارد تحت کمیته فنی شماره 8 __ NACE SC 08 منتشر می گردد.

دانلود مقالات و PDF آشنایی با بویلر از پارس اکتان

سوالات متداول (FAQ)