در این مقاله بهصورت جامع بررسی میکنیم که بویلر آبگرم (دیگ آبگرم) چیست، چگونه در سیستمهای حرارت مرکزی عمل میکند و چه نقشی در موتورخانهها و صنایع مختلف دارد. همچنین انواع دیگهای آبگرم از نظر ساختار طراحی (مانند فایرتیوب و واترتیوب)، تعداد پاس حرارتی، دستهبندی بر اساس دمای کاری را معرفی کرده و کاربردهای آنها را در ساختمانهای مسکونی، اداری، تجاری و مصارف صنعتی توضیح دادهایم تا بتوانید با دیدی تخصصیتر، انتخابی آگاهانه و مطمئن داشته باشید.
بویلر یا دیگ آبگرم چیست؟
دیگ آبگرم یا دیگ آب داغ یک مخزن تحت فشار می باشد که در آن سیال مورد نظر گرم شده و مورد استفاده قرار می گیرد. اساس کار دیگ آبگرم به این صورت است که انرژی حرارتی که از احتراق سوخت مشعل حاصل می شود را به داخل خود منتقل کرده و در اثر این کار آب گرم ایجاد شده توسط یک پمپ مخصوص به گردش در می آید. در اثر این گردش، آب گرم بخشی از انرژی خود را از دست می دهد و سرد می شود و دوباره برای گرم شدن به داخل دیگ یا بویلر باز می گردد و فرایند به همین شکل تکرار می شود.
اجزای تشکیل دهنده بویلر آب گرم صنعتی
به طور کلی تعداد تجهیزات جانبی دیگ های آبگرم فولادی مانند دیگ های بخار زیاد نیست ولی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- • شیر هواگیری
- • شیر اطمینان
- • شیر فلکه ورودی و خروجی (هم سایز)
- • شیر تک ضرب تخلیه برای خروج رسوبات از ته دیگ فولادی
- • دریچه بازدید شعله (با شیشه ضد حرارت)
- • مانومتر
- • ترموستات قطع و وصل مشعل
- • ترمومتر و ترموستات دود (جهت اندازه گیری دمای خروج دود که اگر دمای دود خروجی خیلی بالا باشد ممکن است
- بدلیل بدون آب کار کردن سیستم باشد).
- • تابلو برق کامل
کاربرد دیگ فولادی آب گرم
دیگ فولادی آبگرم یکی از رایجترین تجهیزات تولید آب گرم در سیستمهای گرمایش مرکزی است که با استفاده از احتراق سوخت، آب را تا دمای مشخص (معمولاً زیر نقطه جوش در سیستمهای معمولی) گرم کرده و در یک مدار بسته به گردش درمیآورد.
- • گرمایش ساختمانهای مسکونی: موتورخانه آپارتمانها، مجتمعهای مسکونی بزرگ، برجها و شهرکهای مسکونی و... آب گرم تولیدشده به رادیاتورها، فنکوئلها یا سیستم گرمایش از کف ارسال میشود.
- • ساختمانهای اداری و تجاری: در مراکز خرید، هتلها، بیمارستانها و... به دلیل متراژ بالا، معمولاً از دیگهای فولادی با ظرفیت متوسط تا بالا استفاده میشود.
- • مراکز آموزشی و عمومی: در مدارس، دانشگاهها، سالنهای ورزشی، مساجد و مراکز فرهنگی، دیگ فولادی آبگرم تأمینکننده گرمایش یکنواخت در فصول سرد سال است.
- • مصارف صنعتی: کارخانه های صنایع غذایی، کارگاههای تولیدی، شستوشوی صنعتی، برخی فرآیندهای گرمایشی کارخانهها که نیاز به آب داغ (نه بخار) دارند.
- • تأمین آب گرم مصرفی (با کمک مبدل حرارتی): در موتورخانهها، آب داغ دیگ، وارد مبدل حرارتی شده و آب بهداشتی ساختمان را گرم میکند.
انواع دیگ آب گرم موتورخانه
دیگ آب گرم بر اساس شاخص های مختلفی طبقه بندی می شود که در ادامه به آنها اشاره می کنیم:
دیگ آبگرم بر اساس دمای سیال
این نوع دیگ را دیگ آب داغ هم می گویند. در دیگ های معمولی دمای آب باید ۹۰ درجه سانتیگراد باشد. در شرایطی که فشار داخل دیگ افزایش پیدا کند و با استفاده از سیستم انبساط بسته دمای آب از ۹۰ درجه به ۱۰۰ درجه افزایش پیدا کرده و در این حالت بویلر را دیگ آب داغ می گویند. بیشترین دمایی که این نوع دیگ می تواند تحمل کند در حدود ۱۳۰ درجه سانتیگراد است. در این نوع دیگ ها به دلیل اینکه سیستم بسته است دما افزایش پیدا کرده اما تبخیر صورت نمی گیرد. از این نوع دستگاهها برای صنایعی استفاده می شود که نیاز به دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد دارند. از جمله صنایعی مانند کارخانه های مواد غذایی و لبنی که عموما از انها برای پاستوریزه کردن شیر استفاده می شود.
دیگ آبگرم تک پاس
نسل اول بویلرهای زغال سنگ سوز لوکوموتیوهای بخار از این نوع بودهاند این نوع دستگاهها تقریبا از رده خارج شده اند و دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند. در این نوع دیگ آب گرم گازهای تولید شده از شعله و احتراق، مسیر دیگ را یکبار طی کرده و بعد از طریق دودکش خارج می شدند.
دیگ آبگرم دو پاس
(برای تولید آبگرم) در این بویلرها گازهایی که در اثر احتراق و شعله ایجاد می شوند، مسیر دیگ را دو بار طی می کنند و بعد وارد دودکش می شوند. در این نوع دستگاهها گازهای تولید شده یکبار از جلوی دیگ عبور کرده و پس از رسیدن به انتها از طریق لوله های تعبیه شده که انتقال حرارت نام دارند به جلوی دیگ باز می گردند.
دیگ آبگرم کوره برگشتی
در این بویلر ها هم گازهای تولید شده در اثر احتراق مسیر دیگ را دوبار طی می کنند با این تفاوت که این گازها از مرکز کوره تا انتها حرکت کرده و بعد از اینکه به انتهای کوره رسیدند چون به صورت بسته طراحی شده اند و همینطور به خاطر محدب بودن انتهای آن از اطراف کوره مسیر خود را پیدا کرده و به جلوی دیگ باز می گردند. بعد از این مرحله گازها به پاس لوله ها منتقل می شوند و از طریق دودکش خارج می گردند. در این نوع بویلرها چون گازهای تولید شده سه بار مسیر دیگ را طی می کنند راندمان بیشتری نسبت به نوع دو پاس دارند.
دیگ آبگرم سه پاس
(برای تولید آبگرم و بخار) در این نوع بویلرگازهای حاصل از احتراق سوخت سه بار مسیر دیگ را طی خواهند کرد. این دیگ ها به همین دلیل اگر درست و دقیق طراحی شوند، نسبت به انواع دیگر راندمان بسیار بالاتری دارند.
دیگ آبگرم چهارپاس
دیگهای ۴ پاس صرفاً برای تولید بخار در تناژ بالا تولید میشود. گازهای ناشی از احتراق مسیر دیگ را چهار بار طی میکند و بعد وارد دودکش می شود.
دیگ آبگرم عقب خشک و عقب تر
نوع دیگری از بویلر وجود دارد که آن را عقب تر می گویند. در این نوع دیگ آب گرم بین محفظه احتراق و انتهای دیگ وجود دارد و در نوع عقب خشک بین محفظه احتراق و انتهای دیگ سیمان و یا آجر نسوز قرار می دهند. استفاده از دیگ های عقب تر مزیت های بیشتری دارد. این دیگ ها راندمان حرارتی بالاتری داشته و البته تنش حرارتی کمتری هم دارند و تعمیرات و نگهداری آنها هم مقرون به صرفه تر است.
در دستهبندی دیگری دیگهای آبگرم فولادي به دو نوع زیر تقسیمبندی میشوند:
- دیگ آبگرم فولادی wet back: در دیگ آبگرم وت بک (Wet back) میان بخش انتهای دیگ و بخش احتراق، آب قرار دارد. بازدهی گرمایشی بالاتری دارد و همچنین به تعمیرات و نگهداری کمتری نیاز دارد. و همچنین قیمت بالاتری دارد.
- دیگ آبگرم فولادی Dry back: در این مدل دیگ در بخش انتهایی کوره دیگ، آجرنسوز و یا سیمانکار شده است. در ظرفیتهای کم (ساختمانهای کوچک) از این مدل استفاده میشود.
بویلر آب گرم فایر تیوب (FIRE TUBE BOILER)
همانطور که از نامش پیداست بویلر فایر تیوب از تعدادی لوله که گازهای داغ را عبور می دهند تشکیل شده است. این لوله های داغ از داخل مخزن بسته ای حاوی آب عبور کرده و سبب تبدیل آب به بخار داغ در داخل مخزن بسته می شود. باید به این نکته توجه داشت که در صورتی که هر دو فاز مایع و گاز مثلاً آب و بخار در داخل یک مخزن وجود داشته باشد و بخار در مخزن جدآگانه تجمع پیدا نکند نمی توان به فشارهای بالا برای بخار دست یافت.
بویلر آبداغ واتر تیوب (WATER TUBE BOILER)
همگام با توسعه صنعت در قرن گذشته، استفاده از دیگهای بخار با فشار بالا ضرورت پیدا کرد و بنا به دلایلی، گاهی نیز انفجارهای مصیبت باری به همراه داشته است. آن روزها دیگ های بخار شامل ظروف تحت فشار با قطرهای زیادی بود که تحت فشار داخلی، دچار تنشهای انبساطی در دیواره های این ظروف میگردید. مقدار این تنش به نام تنش حلقه ای معروف است. بهترین راه برای جلوگیری از بروز این مشکل کاهش قطر ظرف تحت فشار است که این امر اساس کار دیگ واتر تیوب است. دیگ آبگرم واتر تیوپ به دیگی گفته می شود که آب از درون لوله های آن عبور کرده و گازهای تولید شده در جریان احتراق در اطراف آن قرار دارند.
دیگ واتر تیوب آب گرم متشکل از ظروفی به نام درام هستند که توسط لوله به یکدیگر متصل شده اند. آب در درون لولهها گردش کرده و گازهای داغ از اطراف لولهها عبور می کنند. مهم ترین مزیت دیگهای واتر تیوب آزادی در افزایش ظرفیت ساخت آنهاست. دیگ واتر تیوب میتوانند تا ظرفیت نیم تن در ثانیه بخار با فشار ۱۶۰ اتمسفر و دمای۵۵۰ درجه سانتی گراد تولید کنند. البته دیگ های واتر تیوب به صورت پکیج و در ابعاد کوچکتر نیز ساخته میشوند که در صنایع نفت و پتروشیمی کاربرد فراوان دارند.
معیارهای انتخاب دیگ فولادی آبگرم
- 1- قبل از انتخاب هریک از دیگ های آب گرم و آب داغ فولادی، ابعاد و وزن آنرا جهت ورود و نصب در فضای موتورخانه مورد بررسی قرار دهید.
- ۲-هنگام انتخاب دیگ های آبگرم فولادی علاوه بر ظرفیت دیگ آبگرم یا آب داغ، فشار کارمورد نیاز دیگ را نیز مورد بررسی قرار دهید.
- ۳-در موتورخانه هایی که از دیگ آبگرم فولادی یا دیگ فولادی آب داغ استفاده می شود نصب دستگاه سختی گیر یا رسوب زدا الزامی است.
دیگ های استاندارد سه پاس آب گرم فولادی و آب داغ به دلیل دارا بودن سطح تبادل حرارتی بیشتر نسبت به دیگ های چدنی، دارای راندمان حرارتی بیشتر و نتیجتا مصرف سوخت کمتری هستند. همچنین دیگ های فولادی آبگرم یا آب داغ استاندارد که در ساخت آنها از فولاد مخصوص ساخت دیگ های آبگرم و بخار استفاده شده باشد به دلیل امکان مقاومت بیشتر در برابر تنش های حرارتی، فشار و کشش (انبساط و انقباض) نسبت به چدن مقاوم ترند و به شرط استفاده از سختی گیر برای سیستم آب در گردش و کاربری صحیح اپراتور دیگ، نسبت به دیگ های چدنی دارای طول عمر بالاتری هستند.
چه زمانی از دیگهای آبگرم فولادی استفاده می شود؟
اولاً ظرفیت گرمایش مورد نظر بیشتر از ۳۰۰ یا ۴۰۰ هزار کیلو کالری در ساعت باشد و ثانیاً با توجه به ابعاد یکپارچه دیگ های آب گرم فولادی امکان ورود و نصب دیگ در موتورخانه مهیا باشد و ثالثاً استفاده از سختی گیر یا رسوب زدا در موتورخانه پیش بینی شده باشد. زیرا در صورتیکه در اثر رسوب املاح آب در دیگ جلوی گردش آب گرفته شود، دیگ فولادی از همان محل سوراخ می شود و در اینصورت ممکن است مجبور به تعویض دیگ فولادی موتورخانه شویم.
بنابراین استفاده از از دیگ آبگرم فولادی معمولاً در ساختمان هائی انجام می شود که تعداد طبقات آنها بیشتر از هفت طبقه یا زیر بنای انها بیشتر از ۳۰۰۰ متر مربع باشد. دیگ های آبگرم فولادی معمولاً تا فشار کار ۱۰ بار ساخته می شوند ولی همین دیگها با فشار کاری بالاتر قادر خواهند بود دمای آب را تا دمای بالاتر از نقطه جوش (بدون بخار شدن آب) بالا ببرند که در اینصورت اصطلاحاً به آنها دیگ آب داغ می گویند.
مرجع تعیین کیفیت و قابل اطمینان بودن دیگ آب داغ فولادی
بطور کلی مرجع تعیین کیفیت و قابل اطمینان بودن دیگ های فولادی دارا بودن نشان استاندارد آن است ولی اگر اطلاعات بیشتری نیاز دارید می توان به موارد کلی زیر در خصوص مواد بکار رفته مناسب و نحوه مونتاژ دیگ فولادی اشاره نمود.
- 1- در دیگ های فولادی آب گرم یا آب داغ، جنس ورق بدنه، کوره و شبکه باید از فولاد های آلیاژی مخصوص ساخت مخازن تحت فشار و حرارت مطابق با DIM 17 MN4 یا ASME A516/G70 باشد.
- 2- جنس لوله ها (تیوپها) نیز باید از لوله های آتش خوار بدون درز با آلیاژ مطابق DIM ST 35.8 باشد.
- 3- نحوه اجرای لوله ها بصورت والس به شبکه باشد. (بجز چند لوله مقاوم که با ضخامت بیشتر همراه با میله های مقاوم وظیفه نگهداری و استحکام شبکه های ابتدا و انتهای دیگ را بعهده دارند) چنانچه اجرای لوله ها در دیگ بصورت والس انجام نشده باشد، (جوش شده باشد) قیمت تمام شده و طول عمر دیگ کاهش خواهد یافت، چرا که ممکن است لوله های بکار رفته یا آتش خوار نباشند و یا دارای مشکل عدم تقارن ساختاری باشند (کاملاً گرد نباشند) و یا امکانات فنی کافی برای والس زدن سر لوله ها بکار گرفته نشده باشد.
- 4- اصولا در دیگ های فولادی آب گرم متناسب با ظرفیت، ابعاد و طراحی آن لازمست از دریچه های قابل استفاده هد هول، هند هول و منهول جهت بازرسی، تعمیرات و حتی ورود به داخل شل (در ظرفیتهای بزرگ) استفاده شده باشد.
- 5- استفاده از روکش آلومینیوم یا استنلس استیل فقط در صورتی که بین روکش و بدنه دیگ فولادی جهت جلوگیری از خوردگی از عایق فوم استفاده شده باشد مجاز است. شرکت های مختلف بر اساس قیمت فروش خود، تجهیزات جانبی مختلف و حتی با کیفیت های مختلفی ارائه می کنند.
نکاتی درباره نصب و بهرهبرداری از دیگ آبگرم فولادی
- • لازم است در موتورخانه دستگاه رسوب زدا یا سختگیر نصب کنید.
- • روی دیگ آبگرم شیر اطمینان نصب کنید.
- • لازم است جهت نصب دیگ آبگرم فونداسیون بتونی مطابق با استاندارد دیگ ایجاد کنید.
- • لازم است ابزارهای نمایش دمای آب و فشار مخزن را بر روی دیگ نصب کنید.
- • برای تنظیم دمای متعادل دیگ ترموستات باید نصب شود. (با میزان دمای 30 الی 90 درجه.)
مزایای دیگ آبگرم فولادی
برخی از مزیتهای دیگ آبگرم فولادی عبارتاند از:
- • دیگ فولادی نسبت به دیگ چدنی آب گرم عمر مفید بیشتری دارد.
- • بازدهی گرمایشی آن بیشتر است.
- • ظرفیت تحمل فشار بالا را دارد. و میتواند شوکهای حرارتی را تحمل کند. که برای ساختمانهای مرتفع مناسب است.
- • و…
عوامل موثر بر قیمت دیگ آب داغ
قیمت دیگ آبگرم فولادی به فاكتورهای متعددی بستگی دارد. ازجمله موارد زیر:
- • نوع و مدل دیگ آب گرم
- • ظرفیت حرارتی دیگ
- • ظرفیت تحمل فشار دیگ
- • شرکت سازنده دیگ
آرکا تجهیز صدر، بهترین تولید کننده مبدل صنعتی در ایران
هدف شرکت آرکا تجهیز صدر از ارائه این مقاله، ارائه یک راهنمای جامع و تخصصی درباره دیگهای آبگرم فولادی و ساختار بویلرها است تا مخاطبان، مهندسان تأسیسات، کارفرمایان و مدیران پروژه بتوانند با دیدی فنی و آگاهانه نسبت به انتخاب تجهیزات موتورخانه تصمیمگیری کنند. این محتوا با هدف افزایش دانش تخصصی بازار، شفافسازی معیارهای انتخاب، معرفی استانداردهای ساخت و بیان تفاوت انواع دیگها تهیه شده تا نشان دهد آرکا تجهیز صدر به عنوان تولیدکننده مبدل صنعتی، صرفاً یک فروشنده نیست بلکه یک مجموعه متخصص و متعهد به کیفیت، ایمنی و راندمان در سیستمهای حرارتی است؛ رویکردی که به مخاطب اطمینان میدهد میتواند با اعتماد کامل، مشاوره و تأمین تجهیزات مورد نیاز خود را به این مجموعه بسپارد.