تلفن تماس : 05135411722      09157607106      09151150958  telegram6

تاریخچه دیگ بخار (بويلر)

امروزه از ديگ هاي بخار (بويلر بخار) در صنايع غذايي ، سيستمهاي گرمايشي و نيروگاهها  استفاده ميگردد و آنچه مشخص ميباشد اين است كه استفاده از ديگ هاي بخار از اوايلقرن هجدهم ميلادي با پيدايش ماشين هاي بخار در صنعت رايج گرديده استديگ هاي اوليه از ظرف سر بسته اي از ورقهاي آهني كه بر روي هم برگرداندهشده و پرچ شده بودند در اشكال كروي ساده تا انواعي پيچيده تر نظير ديگ هايواگن وات كه شبيه والگن سر پوشيده اي بود ساخته ميشدند .

اين ظروف بر روي ديواره اي از آجر بر روي آتش قرار داشتند و براي رساندن حرارت به نقاطي از ظرف كه مقابل آتش نبودن از كانال هاي آجري استفاده مي شد اين ديگ ها را بيرون سوز مي نامند  و بزرگترين اشكال آنها ايجاد رسوب و لجن در پايين ترين نقطه  يعني بالاي سطح داغ آتش بود كه سبب جلوگيري تماس فلز و آب مي شد كه نتيجه آن بالا رفتن درجه حرارت فلز( حدود 500 درجه سلسيوس) و تغيير شكل و در نهايت سوختن آن بود و هر چند فشار كاري ديگ هاي آنزمان در حدود فشار اتمسفر بود وليكن اين مشكل با عث خراب شدن و يا مواردي تركيدن ديگ مي شد .

 با افزايش تقاضا براي توليد ديگ هاي با فشار بالا تر ، ساخت ديگ هايي كه درون سوز بودند آغاز شد كه از استوانه هاي فلزي ساخته مي شدند و كوره نيز به شكل استوانه در  درون مخزن استوانه اي قرار ميگرفت و محصولات احتراق كه در آن زمان بيشتر به صورت جامد (زغال سنگ) بودند از روي صفحه اي مشبك به درون كوره انتقال مي يافتند و درون كوره بخار مي سوختند .

در اين ديگ هاي بخار اوليه براي بهره برداري از دماي گازهاي خروجي دودكش ، از طريق انتقال آنها از  كوره به كانالهاي تعبيه شده در زير مخزن استوانه اي و در نهايت هدايت به سمت دودكش خروجي دیگ بخار اقدام به بالا بردن راندمان مي نمودند

وليكن با توجه به اينكه فلز مخزن زير كوره كه به دليل جمع شدن گل ولاي حاصل از آب و كاهش تماس آن با آب مخزن دیگ بخار داراي دماي بيشتري مي شد ، همان مشكل تغيير خاصيت فلز تاحدودي وجود داشت هرچند دماي گازهاي كانال خيلي كمتر از قبل بود.

در ادامه فرآيند پيشرفت توليد ديگ هاي بخار صنعتي ، ديگ هاي معروف به لوله آتشي عقب خشك (Fire Tube & Dry Back) طراحي و ساخته شدند كه دراين ديگ ها با قراردادن لوله هاي متعدد داخل مخزن دیگ بخار، گازهاي داغ انتهاي كوره را از داخل آنها عبور داده و در نهايت از قسمت دودكشدیگ بخار خارج مي شدند  ولي از مشكلات اين ديگ ها وجود سطح عايقكاري شده در انتهاي كوره  بود كه علاوه براتلاف انرژي حرارتي ، حين كار ويا انتقال در اثر لرزش و ضربه هاي  ايجاد شده در كوره باعث صدمه ديدن عايقكاري و در نتيجه سوختن فلز انتهاي كوره ميگرديد كه اين مشكل در نسل بعدي ديگ هاي بخار صنعتي با قرار دادن انتهاي كوره در داخل آب تا حدود زيادي مرتفع گرديد و سطح حرارتي ديگ افزايش يافت

در اين طرح كه به نام طرح لوله آتشي وعقب تر(FierTube & WetBack) معروف ميباشد به طور معمول بسته به ظرفيت دیگ بخار از لحاظ انرژي حرارتي ورودي ، به دو صورت : دوپاس و سه پاس  ، طراحي و ساخته ميشوند راندمان حرارتي در ديگ هاي جديد با اعمال سطح حرارتي قابل قبول وعايق كاري مناسب به حدود 85% قابل دستيابي ميباشد.

گامي هرچند كوتاه به دنبال دیگ بخار (بويلر) كورنيش تك كوره اي برداشته شد و  آن دیگ بخاربزرگتر دو كوره اي لانكاشير بود كه تحت امتياز FAIRBAIRN و HETHERINGTON در سال 1844 به ثبت رسيد ( شكل 1 – 3) كه تا اوايل دهه 1950 ميدان دار ديگ هاي صنعتي بود . احتمالا بيش از هزار عدد از اين بويلر بخار هنوز در انگلستان كار مي كنند، گرچه امروزه آنها را با نوع پرصرفه تر و چند لوله اي به نام " ECONOMICS" جايگزين مي نمايند.

بايد در نظر داشت كه هر چه سطوح در معرض حرارت ديگ بخار زيادتر باشد مقدار حرارت جذب شده از مصرف مقدار معيني سوخت ، يعني بازده بازيافت حرارتي ، بيشتر خواهد بود. براي اين منظور تعداد بيشماري لوله هاي باريك كه از آن ها گازهاي گرم جريان دارد و در داخل اب قرار دارند عامل ازدياد سطوح گرم هستند، و  در عين حال نيازي به كانال گازهاي گرم در پايين دیگ بخار و دو طرف آن نخواهد بود. اين نوع ديگ ها يكپارچه مي باشند. مطابق بخش 12 – 4 – 1 هر چه لوله ها بلندتر و باريكتر باشند، سطوح انتقال حرارت كارايي بيشتري خواهند داشت. اين ديگ هاي چند لوله اي براي ظرفيت معيني، كم حجم تر از نمونه هاي پيشين خود هستند و نيازي به آجركاري ندارند. اين ديگ ها در كشتيها و لكوموتيوها كه فضا نقش تعيين كننده دارد، كاربرد زيادي دارند.

 تعدادي از ديگهاي اوليه كشتيها جهت استفاده بيشتر از فضا، داراي سطح مقطع چهار گوش بودند كه بر اثر پارگي گوشه ها، منجر به انفجارات شديد اين ديگها گرديد.

ظروف تحت فشار داخلي، تمايل دارند كه به حالت كروي درايند و بنابراين مكانهاي غير كروي ظروف، تحت تنش شديد قرار دارند. نزديكترين شكل عملي و ممكن ديگ هاي بخار، به خصوص اگر انتهاي ديگ ها گنبدي شكل باشد، استوانه است. طرحي از ديگ استوانه اي در اوايل سالهاي 1800 به ثبت رسيد كه هدف آن تحمل فشار 200 bar بود. در اين طرح پيشنهاد شده بود كه چنين استوانه اي بايد از جنس مس و با ضخامت 46 mm ساخته شود، ولي سابقه اي از ساخت اين نوع ديگ در دست نيست . همچنين قرار بود اين ديگ برون سوز باشد كه به نوبه خود موجب مشكلاتي مي گرديد، ولي شكل كروي ديگ، برون سوز بودن ديگ را توجيه نمي كند. امروزه نيز با داشتن آلياژهاي فولادي مختلف ، در سطح جهاني از ساخت ديگهاي لوله - آتشي با ضخامت بيش از 22mm كه در معرض آتش يا گازهاي داغ باشد، خودداري مي شود . اين امر به منظور جلوگيري از تنشهاي حرارتي فوق العاده در فلز مي باشد.

 سرانجام همه ديگ هاي كشتيها را استوانه اي ساختند ولي به علت محدوديت وزن و اندازه، از آجر كاري و ساخت كانالهاي جانبي خودداري گرديد و از ديگهاي چند لوله اي و كوره هاي درون سوز- تا چهار كوره – استفاده شد. گازهاي داغ كوره ها وارد محفظه هاي جداگانه اي با ديواره هاي لوله – ابي در عقب كوره مي گرديد و از آنجا با يك چرخش 180 º وارد يك سري لوله هاي با قطر حدود 75 mm مي شد. بعد از عبور از داخل اين لوله ها، گازها وارد دودكش قيفي شكل مي شدند . اين دیگهاي بخار  را ديگ هاي بخار دوكاناله مي ناميدند.

بعادها، ديگ هاي سه كاناله ساخته شد كه در آن، گازها از طريق يك سري لوله هاي ديگر به قسمت عقب كوره برمي گشت. اين ديگ ها را ديگ هاي اسكاچ دريايي مي ناميدند كه از سالهاي 1850 تا پيدايش موتورهاي ديزل و جايگزيني آنها كاربرد داشتند..

 

به تدريج ديگ هاي اسكاچ را در خشكي به كار بردند و چون محدوديت جا نبود از آجر كاري نيز استفاده شد و آنها را بلند تر ساختند. اين ديگ ها را در انگلستان به نام اقتصادي و در آمريكا هنوز به نام اسكاچ مي شناسند.

اين ديگ ها به علت ارزانتر، با صرفه تر و كوچكتر بودن از ديگهاي لانكاشير تا اوايل سالهاي 1930 با آن به رقابت پرداختند . ديگ هاي اسكاچ فوق ابتدا داري قسمتهاي عقبي عايق كاري شده بودند، ولي بعدها اين ديواره ها را با ديواره هاي لوله – آبي پوشاندند . شكل هاي 1 – 4 / الف و 1-4 / ب به ترتيب ديگهاي اقتصادي دو كاناله با محفظه هاي عقبي عايقكاري شده كه به نام ديگهاي DRY-BACK معروفند را نشان مي دهند.

 ديگ هاي سه كاناله اقتصادي داراي مشكل عمده ناشي از استفاده صفحه لوله مشتركي جهت كانل دوم و سوم بودند. گازهاي ورودي به كانال دوم داري دماي 1000 º c بود كه پس از خروج از كانال سوم تا 250 º c تقليل مي يافت. بنابراين، صفحه لوله در معرض دو اختلاف دماي شديد قرار داشت كه باعث تنش و در نهايت نشتي انتهاي لوله ها مي شد.