بویلر یا دیگ بخار مجموعه‌ای از لوله‌ها است که از آنها برای انتقال گرمای تولیدی توسط فرایند احتراق به سیال استفاده می‌شود و در نهایت آب داغ یا بخار آب تولید می‌شود. در مرحله بعد، بخار یا آب داغ تولید شده، فشرده می‌شوند و برای کاربردهایی مانند گرمایش و تولید توان از آن استفاده می‌شود. بویلرها کاربرد بسیار زیادی در نیروگاه‌ها دارند.
بسیاری از اجزای تشکیل دهنده دیگهای بخار شبیه یکدیگرند. در بخش بعدی طرز کار دیگ بخار و انواع بویلر فایرتیوب یک پاس، دو پاس ، سه پاس و چهار پاس را تشریح می کنیم . از انجا که دیگ بخار فایر تیوب بیشترین استفاده را در صنعت دارد اجزای تشکیل دهنده آن را در این بخش توضیح می دهیم .
دیگ بخار به دو صورت دیگ های چدنی و دیگ های فولادی تولید می شوند.
دیگ های بخار بر اساس شکل به دیگ بخار چند پاس، دیگ بخار برجی و دیگ بخار جعبه ای تقسیم بندی می شوند.
دیگ های بخار را می توان بر اساس ظرفیت تولید به سه دسته ظرفیت بالا، ظرفیت متوسط و ظرفیت پایین تقسیم بندی نمود.
دیگ های بخار بر اساس سیال درون لوله به سه دسته لوله آتشی (فایرتیوب)، لوله آبی (واترتیوب) و ترکیبی تقسیم بندی می شوند.
دیگ بخار یا بویلر خود بخش اصلی یک سیستم مولد هست که شامل بدنه ، شبکه ، کوره ، لوله آتشخوار و شاسی می باشد. اکثر اجزای دیگ بخار عملکرد کنترلی دارند و برای حفظ ایمنی دیگ بخار از آنها استفاده می شود .
در مجموع می توان اجزاء یک دیگ بخار را بصورت زیر تقسیم بندی نمود:
اجزا تشکیل دهنده دیگ بخار را بر اساس قطاعی (دیگ چدنی) یا یکپارچه تقسیم بندی نمود. در روش قطاعی دیگ می تواند از نوع واتر تیوب بوده و در حالت یکپارچه (دیگ فولادی) از نوع واترتیوب و فایر تیوب است.
معمولا اجزا تشکیل دهنده دیگ بخار یکپارچه به دو قسمت ساختمان بدنه و وسایل کنترلی کمکی تقسیم بندی می شوند.
ساختمان بدنه از اجزا زیر تشکیل شده است:
در ادامه برخی از اجزا دیگ بخار را توضیح می دهیم.
مشعل دیگ بخار، یکی از اجزاء اصلی ولی جدا از دیگ بخار بوده که پس از ساخت دیگ بخار بر روی آن نصب می گردد. عملکرد اصلی مشعل تبدیل سوخت به انرژی حرارتی می باشد. دیگ های بخار می تواند با مشعل با سوخت های مختلف کار کند. مهمترین سوخت های مصرفی در دیگ ها گاز ، گازوئیل و مازوت می باشد. بنابراین امکان انتخاب دیگ با مشعل گاز سوز، گازوئیل سوز، دوگانه سوزِ گاز و گازوئیل و سه گانه سوزِ گاز و گازوئیل و مازوت فراهم می باشد.
شیر تغذیه بعد از پمپ و قبل از دیگ نصب می گردد. این شیر دارای یک عدد یکطرفه (Check Valve) بوده و از برگشت آب یا بخار به داخل پمپ جلوگیری می نماید. (به دلیل اطمینان بیشتر، در دیگ های بخار تولیدی گروه صنعتی انصار معمولاً یک عدد شیر یکطرفه بین فلنجی استنلس استیل اضافی نیز قبل از شیر تغذیه نصب می گردد.) این شیر باید دائما در حالت کاملاً باز بوده تا آب به راحتی وارد دیگ گردد. بعد از آبگیری و قطع پمپ نیز شیر یکطرفه از برگشت آب یا بخار به پمپ جلوگیری مینماید.
اگر سطح آب در مخزن تغذیه یا دی اریتور بالاتر از سطح آب دیگ است هنگام خاموش بودن و عدم وجود فشار در دیگ، شیر تغذیه را ببندید تا آب از مخزن به دیگ وارد نشده و لبریز نگردد.
وظیفه پمپ در دیگ بخار تامین و تزریق آب مورد نیاز به دیگ می باشد. پمپ باید بتواند مقدار آبی که در دیگ به بخار تبدیل می گردد را جبران نموده و از کاهش سطح آب دیگ جلوگیری نماید. پمپ تغذیه دیگهای بخار معمولاً از نوع طبقاتی و استنلس استیل می باشد.
نصب یک صافی در مسیر ورودی به پمپ جهت جلوگیری از ورود هرگونه ذرات خارجی موجود در آب به پمپ ضروری است. همچنین بعد از پمپ نیاز به یک شیر یکطرفه بوده تا از برگشت بخار از دیگ به پمپ و آسیب رساندن به پمپ جلوگیری نماید.(شیر یکطرفه بعد از پمپ در کارخانه نصب گردیده است.) لازم است از کارکردن پمپ بدون آب جلوگیری نمایید.
نشان دهنده سطح (Level Indicator) یا آبنما وظیفه نمایش سطح آب درون دیگ را به عهده دارد. متناسب با ظرفیت دیگ و مطابق استاندارد تعداد آبنما های دیگ یک یا دو عدد خواهد بود. نشان دهنده های سطح آب به دو صورت مغناطیسی و یا شیشه ای تولید شده که استفاده از هر یک مزایا و معایب خود را دارا می باشد.
از آنجا که مشاهده سطح آب توسط اپراتور از اهمیت ویژه ای برخودار است لازم است همواره شیشه محافظ و لوله شیشه ای آبنما تمیز نگه داشته شود. جهت اطمینان از عملکرد صحیح و تمیز نمودن محفظه آبنما لازم است به صورت دوره ای شیر تخلیه زیر آب نما باز شده تا محفظه از رسوبات پاک گردد.
مانومتر(Manometer) یا فشار سنج که بر روی کلکتور لوازم کنترلی نصب گردیده است وظیفه نمایش فشار بخار دیگ را به عهده دارد. پیشنهاد میگردد برای اطمینان از عملکرد صحیح و نمایش دقیق فشار توسط مانومتر، به صورت سالانه عملیات کالیبراسیون انجام گیرد.
این شیر که در زیر کنترل کننده های سطح نصب شده و به آن شیر تخلیه مرحله ای یا شیر زیر موبری نیز می گویند، وظیفه پاکسازی و تخلیه کامل محفظه شناور و اتصالات آب و بخارِ کنترل سطح از رسوبات را به عهده دارد.
مراحل تخلیه شیر امکان پاکسازی مسیر ورودی آب (به پایین لول کنترل)، مسیر ورودی بخار (به بالای لول کنترل) و همچنین محفظه شناور لول کنترل را به وجود می آورد. تخلیه این ارتباطات به صوت جداگانه در مراحل مشخص عملکرد شیر صورت می گیرد.
در حالت عملکرد نرمال شیر، دستگیره شیر تا آخر (خلاف جهت عقربه های ساعت) باز می باشد. لازم است برای عملکرد صحیح این شیر و کنترل کننده سطح، روزانه حداقل یکبار شیر را کاملاً بسته (در جهت عقربه های ساعت) و مجدداً باز نمایید تا داخل محفظه شناور و مسیر شیر زیر موبری کاملاً عاری از رسوبات گردد.
آب مورد استفاده برای دیگ های بخار بایستی از نظر املاح در حد استاندارد باشد با این وجود در صورت عدم استفاده به موقع و روزانه از شیر زیر موبری مسیرهای ارتباطی آب و بخار به لول کنترل و همچنین محفظه شناور در اثر رسوبات مسدود شده و باعت عدم عملکرد صحیح لول کنترل و در نتیجه پایین آمدن سطح آب و حتی گاه سوختن دیگ می گردد.
وظیفه شیر اطمینان (Safety Valve) کاهش فشار دیگ به صورت مکانیکی می باشد. متناسب با ظرفیت دیگ و مطابق استاندارد، نصب یک یا دو عدد شیر اطمینان بر روی دیگ بخار اجباری می باشد. شیر اطمینان می تواند به صورت تک یا دو فنره باشد.
در صورتی که به هر دلیل هیچ یک از سیستم های الکترونیکی کنترل دیگ عمل ننماید و فشار دستگاه از حد مجاز فراتر رود، جهت جلوگیری از انفجار، شیرهای اطمینان نصب شده بر روی دیگ به صورت مکانیکی وارد عمل شده و و با خروج بخار اضافه و کاهش فشار از بروز حادثه جلوگیری می نماید.
در حالت عادی درون شیر اطمینان، یک دیسک روی نشیمنگاه توسط یک فنر در حالت بسته نگه داشته شده است. هنگامی که فشار سیستم از فشار مطلوب بالاتر می رود، فشار ناشی از سیال به دیسک فشار آورده و بر نیروی ناشی از فنر غلبه کرده و دیسک را بلند می نماید. با بلند شدن دیسک، سیال از کناره های دیسک خارج شده و هنگامی که دوباره فشار سیستم به حالت ایمن بازگردد، دیسک مجدداً به حالت بسته بر می گردد.
لازم است کارکرد شیر اطمینان به صورت مرتب کنترل شود. در غیر این صورت ممکن است مسیر خروج بخار رسوب گرفته و رسوب مانع باز شدن به موقع شیر اطمینان و تخلیه بخار اضافی در دیگ گردد که در این صورت حتی احتمال انفجار وجود خواهد داشت.
تنظیم فشار عملکرد شیر اطمینان توسط پیچ تنظیم فنر صورت می گیرد. این فشار معمولا حداقل ۵% بالاتر از فشار کاری دیگ بوده و در کارخانه سازنده شیر اطمینان تنظیم شده است. مکانیزم تنظیم فشار توسط یک درپوش و یک پین قفل کننده از دسترسی افراد غیر مجاز جلوگیری می نماید. در صورت نیاز به تنظیم مجدد این کار باید توسط نیروی متخصص انجام گیرد.
جهت اطمینان از عملکرد صحیح شیر اطمینان لازم است به صورت منظم و حداقل هفته ای یکبار اهرم شیر اطمینان را به صورت دستی به مدت ۱۰ ثانیه کشیده، تا ضمن اطمینان از عملکرد شیر، از رسوب گرفتگی قطعات جلوگیری شود. (به همین دلیل نصب و استفاده از شیرهای اطمینان بدون اهرم بر روی دیگ های بخار به هیچ عنوان توصیه نمی گردد.)
این شیر به عنوان شیر تخلیه (Drain Valve) در پایین ترین نقطه انتهایی دیگ بخار ، جهت زیر آب زدن (Blow Down ) وتخلیه آب و رسوبات نصب می گردد. لازم است شیر تخلیه نسبت به زمان فعال بودن دیگ حداقل هر ۴ ساعت یکبار در حالتی که دیگ تحت فشار است به مدت ۱۵ ثانیه باز شده تا رسوبات داخل دیگ تخلیه و از تجمع رسوبات جلوگیری گردد. استفاده از یک شیر پنوماتیک تایمردار به صورت اتوماتیک جهت انجام منظم عملیات زیر آب زدن توصیه بعد از شیر تخلیه اصلی توصیه میگردد. (این عمل به خصوص در زمان استفاده از رسوب زدای مغناطیسی اهمیت بیشتری خواهد داشت.)
با توجه به اهمیت کیفیت آب مصرفی و میزان سختی آن در دیگ های بخار، شیر نمونه گیری جهت سهولت در نمونه برداری و آزمایش آب دیگ استفاده میگردد.
برای اطمينان از صحت عملكرد اجزای مختلف يک سيستم گرمايش مركزی، ضروری است كه برخی از كميت های فيزيكی نظير سطح آب، دما و فشار در نقاط مختلف سيستم، اندازه گيری شود.
اين كار به وسیله ابزارهایی مانند فشارسنج، ترمومتر و يا ترمومتر ـ مانومتر تركيبی كه به نشان دهنده ها معروف هستند، انجام می شود.
وسایل کنترلی کمکی به منظور پیشگیری از وقوع حادثه و بهبود راندمان سیستم شامل موارد زیر است:
