فهرست :

الف - مقدمه

ب - ديگ بخار و جايگاه آن در نيروگاه حرارتي

فصل اول : طبقه بندي بويلرها

1-1-       طبقه بندي از نظر مصارف بويلر

1-2-       طبقه بندي از نظر فشار سيكل آب و بخار

1-3-       طبقه بندي از نظر مصالح صنعتي و متالوژيكي

1-4-       طبقه بندي از نظر سطوح تبادل حرارتي

1-5-       طبقه بندي از نظر محتواي لوله ها

1-6-       طبقه بندي از نظر فشار كوره بويلر

1-7-       طبقه بندي از نظر نوع احتراق

1-8-       طبقه بندي از نظر منبع انرژي بويلر

1-9-       طبقه بندي از نظرنوع سيال عامل

1-10-   طبقه بندي از نظر نوع سيركولاسيون سيال عامل

1-11-   طبقه بندي از نظر نام سازنده بويلر

1-12-   طبقه بندي از نظر شكل و موقعيت لوله هاي بويلر

1-13-   تشخيص پارامترهاي يك بويلر از روي نمودار

فصل دوم : انواع بويلر ها و عملكرد آنها

2-1- ديگ هاي چدني

2-2- ديگ هاي فولادي

2-2-1- تاريخچه و عملكرد بويلرهاي فايرتيوب

2-2-1-1- انواع بويلرهاي فايرتيوب

2-2-2- تاريخچه و عملكرد بويلرهاي واتر تيوب

2-2-2-1- انواع بويلرهاي واترتيوب

2-3- بويلرهاي نيروگاهي و انواع آنها

2-3-1- ديگ هاي بخار با سيركولاسيون طبيعي

2-3-2- ديگ هاي بخار با سيركولاسيون اجباري

2-3-2-1- بويلر با سيركولاسيون اجباري و زير نقطه بحراني با درام

2-3-2-2- بويلر با سيركولاسيون اجباري و زير نقطه بحراني و يكبار گذر

2-4- ديگ هاي پكيج

2-5- نحوه انتخاب ديگ بخار

فصل سوم : تشريح اجزاي ديگ بخار

3-1- مدارهاي عملكرد ديگ هاي بخار

3-1-1- مدار آب و بخار و اجزاي آن

3-1-1-1- كوره

3-1-1-2- لوله اصلي تغذيه آب بويلر

3-1-1-3- پمپ تغذيه آب بويلر

3-1-1-4- ري هيترها

3-1-1-5- اكونومايزر

3-1-1-6- پيش گرم كن دوار يا يانگستروم

3-1-1-7- دي سوپرهيترها

3-1-1-8- شيرهاي اطمينان

3-1-2- مدار سوخت و هوا و اجزاي آن

3-1-2-1- تعريف سوخت و انواع آن

3-1-2-2- ارزش حرارتي

3-1-2-3- احتراق و تعريف آن

3-1-2-4- محصولات احتراق

3-1-2-5- راندمان احتراق

3-2- مشعل ها و انواع آنها

3-2-1- مشعل هاي تبخيري

3-2-2- مشعل هاي پودر كننده

3-2-3- مشعل هاي گريز از مركز

3-3- بازده حرارتي ديگ هاي بخار

فصل چهارم : رسوبات و خورندگي در ديگ هاي بخار

4-1- رسوبات و خورندگي در ديگ هاي بخار

4-2- شستشوي ديگ هاي بخار

4-3- روش هاي تعيين ميزان آلودگي سطوح حرارتي ديگ هاي بخار

4-3-1- روش دستي

4-3-2- روش كاتديك

فصل پنجم : نصب ، راه اندازي و بهره برداري از ديگ هاي بخار

5-1- نحوه نصب ديگ هاي حرارت مركزي

5-2- راه اندازي و بهره برداري از ديگ هاي بخار

5-2-1- بازديدهاي قبل از راه اندازي

5-2-2- پركردن ديگ هاي بخار

5-2-3- سيستم كنترل وزش ديگ بخار

5-2-4- مشعل هاي سوخت سبك ( آتش زا )

5-2-5- تخليه از زير ديگ و تخليه معمولي

5-2-6- خواباندن عادي جهت ذخيره نگاه داشتن واحد

5-2-7- خواباندن عادي به منظور كار تعميراتي

5-2-8- خواباندن اضطراري واحد

5-2-9- راه اندازي ديگ هاي بخار گازسوز

5-2-10- خواباندن ديگ بخار گازسوز

فصل ششم : كنترل و بازرسي ديگ هاي بخار

6-1- كنترل ديگ هاي بخار

6-1-1- كنترل فشار

6-1-2- كنترل درجه حرارت بخار

6-1-3- كنترل سوخت و هوا

6-1-4- كنترل آب تغذيه

6-2- بازرسي اساسي ساليانه ديگ هاي بخار

فصل هفتم : طراحي و ساخت ديگ هاي بخار

7-1- طراحي ديگ هاي بخار

7-2- نحوه ساخت ديگ هاي بخار

7-3- مراحل ساخت ديگ هاي چدني شركت ايرفو

7-3-1- تهيه مواد اوليه

7-3-2- تاييد مواد اوليه توسط كارشناسان

7-3-3- آزمايشگاه و خدمات لازم جهت تاييد مواد اوليه

7-3-4- انبار و توزيع مواد

7-3-5- آزمايشگاه و كنترل آناليز ذوب

7-3-6- تهيه ذوب ديگ ها و عمليات ذوب ريزي

7-3-7- قالبگيري و ماهيچه گيري ديگ ها

7-3-8- ورقكاري و نقاشي

7-3-9- تخليه ديگ ها از ماسه و مراحل تكميلي

7-3-10- تست هيدرواستاتيك پره ها

7-3-11- ماشينكاري پره ها و مونتاژ

7-3-12- بسته بندي و تحويل به انبار

7-3-13- تحويل ديگ چدني به مصرف كننده

7-3-14- بازرسي و آزمايش در حين فرآيند و فنون آماري در شركت ايرفو

فصل هشتم : تعمير و نگهداري ديگ هاي بخار

8-1- نگهداري ديگ هاي بخار غير فعال

8-1-1- نگهداري ديگ بخار به روش خشك

8-1-2- نگهداري ديگ بخار به روش تر

8-2- نگهداري ناحيه احتراق در ديگ هاي بخار

8-3- رفع عيوب در ديگ هاي بخار

ميهماني نهار درون يك ديگ بخار

منابع و مراجع

الف - مقدمه :

انسان همواره برای گرم کردن محل زندگی خود در فصل سرما ، به دنبال ساخت وسایل گرمازا بوده است . در ابتدا با سوزاندن موادی مانند گیاهان و چوب و بعدها با کشف و استخراج معادن انواع سوختهای فسیلی ، از وسایلی مانند بخاری و آبگرمکن استفاده کرده است . ولی به تدریج با گسترش شهر نشینی وفرهنگ آپارتمان نشینی و ایجاد انواع ساختمانهای مسکونی و تجاری و اداری و همچنین لزوم توجه بیشتر به مصرف بهینه و اقتصادی سوخت ، باعث گردید سیستمهای مختلف گرمایشی مانند : سیستم حرارت مرکزی ، انواع پکیج یونیت های آپارتمانی ، سیستمهای حرارت تشعشعی و ... مورد توجه بیشتری قرار گرفته و در زمینه بهبود کیفیت و سهولت بهره برداری و نگهداری از آنها اقدامات موثری انجام شده است که از آن جمله می توان تولید و ساخت انواع دیگهای حرارت مرکزی که در ساختمانها و مراکز مختلف صنعتی بسته به شرایط اقتصادی وفنی مورد استفاده قرارمی گیرند ، را نام برد .

دیگهای آب گرم که تولید و بهره برداری ازآنها قدمتی چندین ساله دارد ، در انواع مختلف به صورت عمده با استفاده از فولاد و یا چدن ساخته شده است و برای تولید آب گرم مورد نیاز ، در محلی به نام موتورخانه نصب و بکار گرفته می شوند .

ب - ديگ بخار و جايگاه آن دريک نيروگاه حرارتی :

کلمه بویلر از فعل boil به معنی جوشاندن استخراج شده و بویلر به معنی جوشاننده است . درواقع بویلرها نوعی مبدل حرارتی هستند که با گرفتن انرژی حرارتی سوخت و انتقال آن به آب سرد ، باعث تبدیل آب به بخار می شوند . نیروگاه بخاری از نظر ترمودینامیک یک ماشین حرارتی است که در آن دیگ بخار ، به عنوان منبع گرما کار می کند . گرفتن کار از ماشین حرارتی تنها با منابع دمای بالا و پایین میسّر است . انتقال و افزایش انرژی سیّال عامل که عمدتاً آب خالص است ، در دیگهای بخار صورت می گیرد . پس دیگهای بخارنیروگاه ها با متعلقات خود نقش اساسی و بارزی در سیکل حرارتی نیروگاه ها ایفا می کنند . در واقع می توان گفت که دیگ بخار قلب هر نیروگاه است . لذا شناخت انواع ، عملکرد ، اجزا و نقش تک تک اجزای این سازه بزرگ و مهم ، کمک شایانی به به بهره برداری و تعمیرات آن خواهد کرد .در اینجا بایستی با یک واژه درباره بویلرها آشنا شویم و آن سطح تبادل حرارتی یک بویلر است .سطح گرمایش ( ( heating surface یا سطح تبادل حرارتی یک بویلر عبارت است از مساحت سطحی که در معرض محصولات احتراق قرار دارد .

در این پروژه ابتدا طبقه بندی انواع بویلرها را ذکر خواهیم کرد . بویلرها   طبقه بندی های گوناگونی دارند. بویلرها را می توان بر اساس جنس ، فشار، درجه حرارت ، شکل ، نوع سوخت و ... طبقه بندی کرد .

فصل اول :

طبقه بندي بويلرها

طبقه بندی بويلرها :

بویلرها طبقه بندیهای مختلفی دارند که در زیر به آنها اشاره شده است :

1-1- طبقه بندی از نظر مصارف بویلر:

بویلرها را از نظر نوع مصرفی که در صنایع مختلف دارند ، می توان دسته بندی کرد : بعضی از آنها برای تولید انرژی الکتریکی بکار می روند و برخی دیگر برای تهیه آب داغ یا بخار خشک و اشباع ساخته می شوند . در صنایع حمل و نقل ( زمینی یا دریایی ) به طرحهای خاصی از بویلرها نیاز است . همچنین در جوار واحدهای عظیم بخارساز نیروگاهی ، بویلرهای خاصی به عنوان بویلر کمکی نصب می شوند .

1-2- طبقه بندی از نظر فشار سیکل آب و بخار :

از نظر فشار کاری عموماً سه نوع بویلر وجود دارد :

1)     بویلرهای مینیاتوری با حد اکثر فشار 7 bar جهت تولید آب داغ یا بخار خشک و اشباع با حد اکثر سطوح تبادل حرارتی 2m²

2)     بویلرهای کم فشار که برای تولید آب داغ و بخار خشک و اشباع به کار می روند ، که اگر این بویلرها برای تولید آب داغ بکار روند ، طبق استانداردهای ASME برای حد اکثرفشار 10bar و دمای 120˚c ساخته می شوند .

3)     بویلرهای قدرتمند ( ( power boilers که برای تهیه بخار اشباع یا بخار داغ با فشار بالاتر از 12bar ساخته می شوند . اغلب بویلرهای نیروگاهی از این نوع هستند .

1-3- طبقه بندی از نظر مصالح صنعتی و متالوژیکی :

انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME ) در این مورد استانداردهای دقیق و مبسوطی دارند که طبق آن ، بویلرهای قدرتمند از انواع فولادهای کم کربن ، آلیاژی و پر آلیاژی ساخته می شوند . همچنین بویلرهای کم فشار از چدن یا فولاد و بویلرهای مینیاتوری از مس یا فولادهای ضد زنگ ساخته می شوند .

1-4-  طبقه بندی از نظر سطوح تبادل حرارتی :

این طبقه بندی از طرف انستیتو بویلرهای فولادی آمریکا(، ( SBIبرای بویلرهای فولادی کم ظرفیت غیر نیروگاهی صورت گرفته که آنها را به سه دسته تقسیم می کنند :

1)       از13m² تا 350m² سطح تبادل حرارتی ، با خروجی 648 تا 18810kj

2)       سطح تبادل حرارتی از 2m²تا  30m² با خروجی حد اکثر 1880kj

3)       بویلرهای با سوخت فسیلی حد اکثر با خروجی 1880kj

 البته روشن است که سطوح تبادل حرارتی بویلرهای نیروگاهی بسیار بیش ازاین مقادیر است .

1-5-  طبقه بندی از نظر محتوای لوله ها :

1) دیگهای بخار فایر تیوب ( fire tube) : بویلرهایی که در آنها آتش و گازهای حاصل از احتراق از درون لوله ها جریان می یابد و سیال انرژی گیرنده ( آب ) در خارج لوله ها می جوشد .

2) دیگهای بخار واتر تیوب ( water tube) : بویلرهایی که در آنها سیال انرژی گیرنده ( آب ) در درون لوله ها جریان دارد و محصولات احتراق در بیرون از لوله ها حرکت می کنند .

بویلرهای فایر تیوب بخارساز حد اکثر برای فشار17bar و با خروجی 11.3m³/hr ساخته می شوند ، اما بویلرهای واتر تیوب حتی برای فشارهای فوق بحرانی آب و تناژهای بسیار بالا طراحی و ساخته می شوند .

1-6-  طبقه بندی از نظر فشار کوره بویلر:

اگر فشار داخل کوره بویلر مد نظر باشد ، از این نظر بویلرها به سه دسته تقسیم می شوند : بویلرهای تحت فشار ، بویلرهای با فشار اتمسفریک و بویلرهای تحت خلا .

بایستی به این نکته اشاره کرد که نوع کوره یک بویلر از نظر فشار درون آن ، در پیدایش لوازمی نظیر دمنده هوای احتراق و مکنده دود و گازها دخیل است . همچنین با توجه به فشار کوره ، سیستم تخلیه گازها از دودکش متغیر خواهد بود .

1-7-  طبقه بندی از نظرنوع احتراق :

بویلرها از نظر نوع احتراق به دو دسته تقسیم می شوند : بویلرهای با احتراق درونی و بیرونی .

در بویلرهای با احتراق درونی ، کوره دارای مشعل و لوازم لازم برای احتراق خواهد بود . اما در بویلرهای با احتراق بیرونی ، ماحصل محصولات احتراق سیستمهای دیگر تخلیه شده و از انرژی آ نها برای جوشاندن آب استفاده می گردد ، مانند سیکلهای ترکیبی .

1-8-  طبقه بندی از نظرمنبع انرژی بویلر :

انرژی مورد تبدیل در بویلرها ممکن است از احتراق سوختهای فسیلی تامین شود . همچنین این امکان وجود دارد که تامین حرارت سیال عامل را تحولی شیمیایی غیر از احتراق به عهده گیرد . در برخی از بویلرها انرژی الکتریکی عامل افزایش دمای سیال عامل می باشد . حتی ممکن است این انرژی از منابع انرژی هسته ای تامین گردد . در این صورت ساختار بویلرها تفاوت های عمده ای با یکدیگر خواهند داشت .

1-9-  طبقه بندی از نظرنوع سیال عامل :

سیال عاملی که دربویلرها موجب جذب حرارت می شود ومی جوشد ، ممکن است آب ، بخار آب یا جیوه باشد .

1-10-  طبقه بندی از نظرنوع سیرکولاسیون سیال عامل :

بویلرها از این نظر به سه دسته تقسیم می شوند :

1)      بویلربا سیرکولاسیون طبیعی : که در این صورت نیروی ایجاد شده از اختلاف دانسیته سیال عامل قبل از انتقال حرارت و بعد از آن ، عامل سیرکولاسیون خواهد بود . البته این نیرو باید به اندازه ای کافی باشد که باعث افت سرعت سیال به هنگام گرفتن انرژی حرارتی نشود و جدایش بخار اشباع از آب جوشان در داخل درام به زحمت نیفتد .

2)      بویلر با سیرکولاسیون اجباری : که دراین حالت عامل حرکت سیال ، مولد های خارجی ( boiler circulating pumps ) خواهند بود . پس در این نوع سیرکولاسیون محدودیت فشار برای سیال منتفی می شود .

3)      بویلر با سیرکولاسیون مختلط : ممکن است بویلری برای تولید بخار داغ در دو حوزه فشاری کار کند که در آن صورت ، در فشار پایین ، هنگامی که نیروی حاصل از اختلاف دانسیته ها کافی باشد ، سیرکولاسیون طبیعی ، و هنگام  افزایش تناژ بویلر( افزایش فشار) سیرکولاسیون اجباری می شود.

1-11-  طبقه بندی از نظرنام سازنده بویلر :

نام سازنده بویلر یا ابداع کننده بویلر ، نه تنها از نظر کیفیت طرح ، بلکه از نظر شکل ، سیرکولاسیون و ... می تواند برای مصرف کننده مشکل گشا باشد . در شکل زیر ، شش طرح بویلر با نام سازنده آنها آمده است . برای مثال ، Lamont یک بویلر درام دار و زیر نقطه بحرانی است ، اما Benson یک بویلر بدون درام و بالای نقطه بحرانی است .

1-12-  طبقه بندی از نظرشکل و موقعیت لوله های بویلر :

بویلرها از این نظربه سه دسته تقسیم می شوند : بویلر با لوله های افقی ، بویلر با لوله های قائم و بویلر با لوله های خمیده .

1-13- تشخيص پارامترهای يک بويلر از روی نمودار :

نمودار1-1 به عنوان کلیدی جهت مشخص کردن فشار کاری ، تناژ ، نوع سیرکولاسیون ، نوع بخار تولیدی و پیدایش باز گرمایش انواع بویلرها عمل می کند :