نحوه انتخاب دیگ بخار

تاریخ ثبت : | تعداد بازدید : 559

به منظور تکمیل اطلاعات مشتریان عزیز، توضیحات جامع و تخصصی در ارتباط با نحوه انتخاب دیگ بخار با عناوین زیر به تفصیل بیان شده است.

  1. فشار دیگ بخار
  2. جنس و مواد به کار رفته در ساخت دیگ بخار
  3. نوع محفظه احتراق دیگ بخار
  4. عملکرد فرآیند احتراق
  5. دیگ های چگالشی یا غیر چگالشی (کندانسینگ یا غیر کندانسینگ)
  6. انتخاب دیگ بخار
  7. راندمان دیگ بخار
  8. راهنمای خرید دیگ بخار

همچنین کاربران عزیز می توانند جهت مشاهده انواع مدل های دیگ بخار، و مقایسه قابلیت های هر مدل و کاربری هر یک از مدل های دیگ بخار به لینک زیر مراجعه نمایند.

دیگ دستگاه مولد سیال گرم می باشد. این سیال می‌تواند آب (در دو فاز مایع و فاز بخار)، روغن و... باشد. دیگ های مورد استفاده در صنعت ساختمان که به منظور گرمایش و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می گیرند، معمولاً از نوع تولید کننده آبگرم و یا تولید کننده بخار می باشند، که در این مقاله به بررسی دیگ بخار می پردازیم.
در سیستم های گرمایش، از آب به دلیل داشتن خصوصیات منحصر به فرد به عنوان عامل انتقال حرارت استفاده می شود.
از جمله ویژگی های انحصاری آب که سبب استفاده از آن در سیستم های گرمایشی می شود می‌توان به ظرفیت گرمای ویژه بالای آب به منظور انتقال حرارت بیشتر، فراوانی و در دسترس بودن، غیر سمی بودن، غیر قابل اشتعال و... اشاره نمود.


حال ویژگی که سیستم های گرمایش بخار را نسبت به سیستم های آبگرم برتری می بخشد، قابلیت ذخیره انرژی بیشتر بخار آب به واسطه گرمای نهان تبخیر در واحد جرم نسبت به آب مایع بوده که سبب انتقال بسیار بیشتر انرژی گرمایی می شود. علاوه بر مزیت سیستم بخار نسبت به سیستم آب گرم، در برخی از بخش‌های ساختمان به بخار نیاز می باشد، و در واقع بخش هایی از ساختمان مصرف کننده بخار هستند. 

سونای بخار در ساختمان‌های مسکونی و هتل ها، بخش استریل مرکزی و رختشویخانه در بیمارستان ها و هتل ها، رطوبت زنی در دستگاه های هواساز و... نمونه هایی از کاربرد های بخار در ساختمان هاست.

شکل زیر یک سیستم گرمایش با استفاده از بخار و سایر اجزای آن را نشان می‌دهد.
 اجزای دیگ بخار
سازمان ASHRAE معیارهای متنوعی را به منظور تقسیم بندی دیگ بخار به کار برده که شامل: فشار کاری، نوع سوخت مورد استفاده، جنس و مواد به کار رفته در ساخت دیگ بخار ، نوع محفظه احتراق (واترتیوب – فایرتیوب) ، نوع عملکرد فرآیند احتراق (با جریان طبیعی یا مکانیکی) و همچنین کندانسینگ یا غیر کندانسینگ (چگالشی یا غیر چگالشی) بودن دیگ بخار می باشد.
 

فشار دیگ بخار


سازمان ASHRAE چندین سال است که تقسیم بندی قدیمی فشار کاری سیستم های بخار را که بر مبنای فشارهای کم، متوسط و بالا بود را کنار گذاشته و تقسیم بندی جدیدی را بر مبنای بخار فشار کم و فشار بالا ارائه داده است.
 

دیگ بخار فشار کم


این نوع دیگ بخار براساس حداکثر فشار کاری 15 psig ساخته و راهبری می شوند. سیستم های فشار کم معمولاً در تاسیسات کوچک با ظرفیت کم تا متوسط کاربرد دارند.
 

دیگ بخار فشار بالا


این نوع دیگ بخار بر اساس فشار کاری بیش از ۱۵ psig ساخته و راهبری می شوند. سیستم های فشار بالا معمولاً در تاسیسات بزرگ و ظرفیت های بالا کاربرد دارند.
 

جنس و مواد به کار رفته در ساخت دیگ بخار


بیشتر دیگ های بخار متعارف از چدن و فولاد ساخته می شوند، برخی از انواع دیگ های بخار کوچک می توانند حتی از مس ساخته شوند. دیگ بخار با راندمان بالا (نوع کندانسینگ یا چگالشی) معمولا از آلومینیوم و فولاد ضد زنگ ساخته می شوند.

 

نوع محفظه احتراق دیگ بخار


دیگ بخار به دو دسته لوله آتش (Fire Tube) و لوله آب (Water Tube) تقسیم می‌شوند. در دیگهای نوع لوله آتش، احتراق مشعل به داخل لوله ها هدایت شده، آب اطراف لوله ها را احاطه نموده و با یکدیگر تبادل حرارت می نمایند. در دیگ های نوع لوله آب، آب به داخل لوله ها هدایت شده، محصولات احتراق اطراف لوله ها را احاطه نموده و با یکدیگر تبادل حرارت می نمایند. معمولاً دیگ های بخار کوچک و کم ظرفیت از نوع لوله آتش (Fire Tube) و دیگ‌های بخار بزرگ از نوع لوله آب (Water Tube) هستند. 

نوع محفظه احتراق دیگ بخار

عملکرد فرآیند احتراق


فرآیند احتراق می تواند با جریان طبیعی و یا به صورت مکانیکی باشد، منظور از جریان طبیعی و مکانیکی چگونگی تامین هوا به منظور فرایند احتراق درون محفظه دیگ می باشد. استفاده از مشعل های نوع اتمسفریک که با فشار جو عمل کرده و هوای احتراق خود را بدون واسطه ی مکانیکی دریافت می‌کنند، جریان طبیعی و در صورت استفاده از مشعل های دمنده، همچنین فن های مکنده هوای احتراق از محفظه دیگ، سیستم مکانیکی گفته می‌شود. 

عملکرد فرآیند احتراق

دیگ های چگالشی یا غیر چگالشی (کندانسینگ یا غیر کندانسینگ)


به طور کلی هر چه دمای راهبری سیستم کاهش یابد، راندمان دیگ افزایش می یابد. در مورد دیگ های معمولی، این کاهش دما سبب چگالش محصولات احتراق شده و این دیگ ها باید بدون چگالش (تقطیر) محصولات احتراق کار کنند. این موضوع به منظور جلوگیری از خوردگی قطعات فلزی به کار رفته در دیگ (چدن، فولاد یا مس) صورت می‌گیرد. بنابراین دمای آب برگشت به بویلر نباید کمتر از ℉ ۱۴۰ (℃ 60) باشد. اما ساختار دیگ های چگالشی، به بخار آب موجود در محصولات احتراق امکان چگالش (تقطیر) داده و از گرمای موجود در محصولات احتراق در جهت افزایش راندمان (کاهش گرمای هدر رفته از طریق دودکش) استفاده نموده و به همین دلیل امکان کاهش دما و متناسب با آن افزایش راندمان در این نوع دیگ ها وجود دارد.
امروزه تعداد سازندگان دیگ کندانسینگ (چگالشی) و همچنین تعداد متقاضیان استفاده کننده از این نوع دیگ ها افزایش یافته است. 

دیگ های چگالشی و غیر چگالشی
 

انتخاب دیگ بخار


به منظور تعیین ظرفیت و انتخاب دیگ بخار باید علاوه بر موارد اشاره شده در قسمت تقسیم بندی دیگ ها، به چهار عامل: مقدار بخار مصرفی، فشار کاری مورد نیاز، راندمان دیگ و راندمان سیستم توجه ویژه نمود. تعیین اندازه دیگ در واقع تعیین ظرفیت خروجی دیگ به منظور پاسخگویی به بار تمامی دستگاه های مصرف کننده بخاری است که به آن ها سرویس می دهد.
 

ظرفیت سیستم یا مقدار بخار مورد نیاز

مقدار بخار مورد نیاز در بخش های مختلف و متناسب با آن، ظرفیت دیگ بخار بر اساس نرخ بخار تولیدی در واحد زمان (پوند بخار/ساعت) (lbm/hr) یا (کیلوگرم بخار/ساعت) و یا مقدار انرژی بخار (BTU/hr) (KW) عنوان می شود. دیگ بخار استاندارد تا ظرفیت  lbm/hr۵۰۰۰۰ (BTU/hr 50000000 یا KW 15000) ساخته می‌شوند.
همچنین ظرفیت دیگ بخار می تواند براساس اسب بخار دیگ (BHP) عنوان شود. یک اسب بخار دیگ (BHP) معادل lbm steam/hr ) 34.5با فرض تبخیر آب در دمای ℉ 212 یا همان 100 ℃ ).
 

فشار کاری مورد نیاز

همان طور که قبلا گفته شد، به دو دسته دیگ بخار فشار کم و دیگ بخار فشار بالا تقسیم می شوند.
 

دیگ بخار فشار کم

این نوع از دیگ بخار  بر اساس حداکثر فشار کاری psig ۱۵ ساخته شده اند. نوع بهره برداری، سیستم های کنترل ایمنی و شیرهای تخلیه همگی باید به گونه‌ای عمل نمایند تا فشار کاری این سیستم بیش از psig ۱۵ نشود. از جمله کاربردهای این سیستم می توان به کاربردهای کم ظرفیت، رطوبت زنی هواساز ها، سونا های کوچک در هتل ها و آپارتمان ها، تامین بخار چیلر های جذبی یک اثره (Single effect) و …اشاره نمود.
 

دیگ بخار فشار بالا

این نوع دیگ بخار بر اساس فشار کاری بیش از psig ۱۵ ساخته شده اند. و همانند سیستم فشارکم باید دارای سیستم بهره برداری مناسب، سیستم های کنترل ایمنی و شیر های تخلیه نیز باشند. از جمله کاربردهای این سیستم می توان به سیستم های استریل مرکزی در بیمارستان ها، رختشویخانه، تامین بخار چیلرهای جذبی دو اثره (Double effect) و... اشاره نمود. بر اساس تجربه و بررسی کاتالوگ ها، محدوده فشار عملیاتی سیستم‌های استریل مرکزی و رختشویخانه ها حدود ۷۰ تا ۸۰ psig و در مورد چیلر های جذبی دو اثره حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ psig می باشد.
 

راندمان دیگ بخار


راندمان دیگ عبارتند از نسبت انرژی خروجی دیگ به انرژی ورودی. محدودیت های ساختار دیگ از نظر جنس، نوع محفظه احتراق و... سبب اتلاف انرژی شده و سبب می شود که هیچ گاه کل انرژی ورودی موجود در سوخت به سیال خروجی انتقال پیدا نکند. این تلفات باعث می‌شود که راندمان دیگ ها همیشه کمتر از ۱۰۰٪ باشد، به طوری که راندمان برای اغلب دیگ های معمولی (غیر چگالشی) بین ٪۷۵ تا ۸۶٪ و برای دیگ های چگالشی بین ٪۸۸ تا ٪۹۵ درصد می باشد.
همچنین شرکت‌های سازنده معمولاً ظرفیت دیگ های بخار را در شرایط استاندارد (فشار سطح دریا) درون کاتالوگ خود ارائه می دهند. حال در صورتی که محل نصب دیگ در شهری بالاتر از سطح دریا باشد، باید اثر ارتفاع را نیز در ظرفیت دیگ به حساب آورد. طراحی برخی از دیگ ها به گونه ایست که به منظور خنثی نمودن اثر ارتفاع از مشعل هایی استفاده می شود که توانایی تامین هوای احتراق بیشتر به درون محفظه دیگ ها را دارا می باشند.

در صورتی که مشعل دیگ چنین قابلیتی را نداشته باشد، ظرفیت خروجی دیگ کاهش می‌یابد که مقدار آن حدود ۴٪ به ازای هرft ۱۰۰۰ (300m) ارتفاع از سطح دریا می‌باشد.

برای مثال: دیگ بخاری که در شهر تهران با ارتفاعft ۴۰۰۰  (1200m)از سطح دریا نصب می شود توانایی تامین تنها ۸۴٪ ظرفیت اعلام شده در کاتالوگ را دارا می باشد. بنابراین باید به منظور جبران این افت ظرفیت، ظرفیت دیگ های بخار را با همین نسبت ارائه شده افزایش داد. برای انتخاب صحیح در شهر تهران:

ظرفیت دیگ بخار


راندمان (بازدهی) سیستم

پس از آن که تمامی بارهای مصرفی خالص در دستگاه‌ها و مصرف کننده های بخار مشخص شد، باید ظرفیت دیگ را به گونه ای مشخص نمود که دو عامل مهم (تلفات حرارتی سیستم لوله‌کشی) و (گرمایش اولیه) را تحت پوشش قرار دهد. برای دیگ بخار ضریب افزایش ظرفیت به منظور در نظر گرفتن این دو عامل، 1.27 تا 1.33 می باشد و هر چقدر دیگ بزرگتر و ظرفیت بالاتری داشته باشد، می توان از ضریب کوچکتر استفاده نمود.
 تلفات حرارتی سیستم لوله کشی می تواند بسیار متغیر باشد، به طوری که اگر لوله های بخار از فضاهای تهویه و گرم شده عبور کند این تلفات می‌تواند صفر در نظر گرفته شده و در صورتی که لوله ها از فضای سرد و تهویه نشده مثل محوطه بیرون عبور کند، تلفات حرارتی می تواند بسیار بیشتر از مقدار اشاره شده گردد.
ضریب گرمایش اولیه سیستم نیز می تواند بسیار متغیر باشد، در ساختمان هایی با کاربری غیر دائمی مثل: ساختمان های اداری، تجاری و... که در طول شب و یا تعطیلات به گرمایش نیاز ندارند و دیگ می‌تواند کاملا خاموش و یا به منظور صرفه‌جویی انرژی دمای آن کاهش یابد، در راه اندازی مجدد روز بعد، به خصوص در روزهای سرد زمستان به منظور جبران این خاموشی یا کاهش دما باید ظرفیت دیگ بتواند با سرعت بیشتری (در زمان کمتری) سیستم را گرم نموده و بخار را به دمای طراحی برساند.
در صورتی که ساختمان دارای کاربری دائمی باشد. (ساختمان در ۲۴ ساعت شبانه روز مورد استفاده قرار گیرد.) مثل: ساختمان‌های مسکونی، بیمارستان ها و... که سیستم گرمایش باید به صورت مداوم فعال باشد، می توان از ضریب گرمایش اولیه سیستم صرف نظر کرد. همچنین در صورتی که بار واقعی (بخار مورد نیاز) کمتر از ظرفیت دیگ بخار انتخابی باشد، می‌توان از این ضریب صرف نظر کرد.
یکی از عوامل مهم در کاهش راندمان دیگ بخار مربوط به حالتی است که دیگ نباید با حداکثر ظرفیت خود کار کند. در صورتی که مقادیر بخار مورد نیاز به درستی محاسبه نشده (مقادیر بخار محاسبه شده بیشتر از مقادیر واقعی باشد)، دستگاه های مصرف کننده بخار به صورت همزمان مورد استفاده قرار نگرفته، و یا به منظور تعیین ظرفیت دیگ از ضریب اطمینان بی جهت استفاده شود، سبب می شود که هیچگاه  دیگ با حداکثر ظرفیت خود راهبری نشود، زیرا ظرفیت دیگ بسیار بزرگتر از مقدار واقعی مورد نیاز است.
بدین منظور یکی از راه های جلوگیری از کاهش راندمان دیگ بخار، استفاده از دو یا چند دستگاه دیگ بخار به جای یک دستگاه می باشد. استفاده از این روش سبب می شود که با کاهش بار مصرفی بخار، نیاز به بار تولیدی کاهش یافته و دیگ یا دیگ های اضافه یکی پس از دیگری خاموش می شوند. همچنین با افزایش بار مصرفی بخار، دیگ یا دیگ های دیگر یکی پس از دیگری روشن می شوند.
 استفاده از این روش سبب می‌شود که در حالت تغییر بار مصرفی بخار، تعداد دیگ های روشن و یا خاموش تغییر کند، و دیگ روشن با حداکثر ظرفیت و متناسب با آن، با حداکثر راندمان راهبری شود. همچنین استفاده از این روش (استفاده از چند دستگاه به جای یک دستگاه) سبب تداوم کارکرد سیستم گرمایش در صورت خرابی یکی از دیگ ها می‌شود.
در صورتی که از یک دستگاه دیگ استفاده شده و دیگ در راهبری خود به مشکل برخورده و یا نیاز به تعمیرات داشته باشد، سیستم گرمایش و تولید بخار به صورت کامل از کار می‌افتد. در حالی که استفاده از دو یا چند دستگاه سبب می‌شود که در صورت خرابی یک دستگاه، دستگاه‌های دیگر بخش قابل توجهی از نیاز مجموعه را فراهم ‌کنند.
 

علاوه بر موارد ذکر شده عواملی که به طور کلی باید به منظور انتخاب دیگ بخار مد نظر قرار گیرد به شرح زیر است:

  1. ساخت و آزمایش دیگ بخار بر اساس ضوابط استاندارد ASME
  2. ظرفیت خروجی خالص دیگ (Kcal/hr) یا (Kw)
  3. کیفیت بخار تولیدی 
  4. مساحت کل سطوح انتقال حرارت (m2) 
  5.  جرم آب داخل دیگ (بر حسب Kg)
  6. الگوی داخلی جریان آب (لوله آتش / لوله آب)
  7. پیش بینی امکان دسترسی به منظور تعمیرات و تمیزکاری سطوح انتقال حرارت 
  8. راندمان (بازدهی) در حالت کار با حداکثر ظرفیت (Full load) و در حالت کم باری (Part load)  
  9. فضای مورد نیاز برای نصب دیگ و لوله کشی های مربوطه 
  10. الزامات مربوط به آماده سازی آب به منظور استفاده در دیگ (پایین آوردن سختی آب با سختی گیر)
  11. الزامات مربوط به نوع سوخت مصرفی و ذخیره سازی آن

 

راهنمای خرید دیگ بخار


با تشکر از اعتماد شما،فروشگاه اینترنتی بامین تهویه با ارائه ی تصاویر،اطلاعات فنی و مشخصات انواع دیگ بخار ، امکان مقایسه و خریدی مطمئن در اختیار مشتریان محترم قرار داده است. مشاورین بامین تهویه آماده ی پاسخ گویی به سوالات فنی شما می باشند.

 

بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات