بویلر و انواع خرابی بویلر ها
بویلر چیست ؟
آنچه در این مقاله خواهید خواند :
- 1 بویلر چیست ؟
- 2 راندمان بویلر
- 3 اجزای اصلی بویلرهای بخار
- 4 انواع بویلرها بر اساس مسیر نسبی عبور آب و گاز داغ
- 5 انواع بویلرها بر اساس مسیر جریان آب
- 6 ویدیو آشنایی با بویلر
- 7 انواع خرابی بویلرها :
- 7.1 خرابی ناشی از اورهیت‌شدن کوتاه مدت (Short term Overheating)
- 7.2 خرابی ناشی از اورهیت‌شدن بلند مدت (Long term Overheating)
- 7.3 خرابی ناشی از خوردگی ناشی از شتاب جریان سیال (Flow Accelerated Corrosion) - FAC
- 7.4 خرابی ناشی از شکست بر اثر جوشکاری غیرهمجنس DMW- (Dissimilar Metal Weld)
- 7.5 خرابی ناشی از ترک ناشی از تنش در محیط خورنده SCC- (Stress Corrosion Cracking) :
بویلر، مجموعه‌ای از لوله‌ها است که در آن به آب و یا سایر سیالات گرما داده می‌شود و در نهایت بخار یا بخار آب تولید می‌شود. این فرایند نیاز به انرژی و حرارت دارد که این حرارت می‌تواند از طریق احتراق سوخت‌ها، انرژی برق و یا انرژی هسته‌ای تامین شود.
راندمان بویلر
راندمان بویلر عبارت است از “نسبت کل ارزش گرمایی جذب شده بخار خروجی به کل ارزش گرمایی تولید شده”.
اجزای اصلی بویلرهای بخار
- «گرم کننده آب تغذیه» (Feedwater Heater)
- «دی اریتور» (Deaerator)
- «پمپ تغذیه» (Feed Pump)
- «اکونومایزر» (Economizer)
- «سوپرهیتر» (Superheater)
- «کندانسور» (Condenser)
انواع بویلرها بر اساس مسیر نسبی عبور آب و گاز داغ
- «واتر تیوب» (Water Tube)
- «فایر تیوب» (Fire Tube)
واتر تیوب
نوعی از بویلر است که آب درون لوله ها در جریان است و با آتش که از بیرون به لوله ها برخورد می کند گرم می‌شود. این نوع از بویلرهای واتر تیوب برای فشار کارهای بسیار بالا مورد استفاده قرار می گیرد، آتش تولید شده توسط مشعل در کوره یک جریان گاز داغ را تولید کرده که تمامی لوله ها را احاطه می کند.
فایر تیوب
بویلرهای بخار فایر تیوب یا (آتش در لوله) شامل لوله ی فولادی بلندی هستند که گازهای داغ تولید شده در کوره آنها از درون این لوله ها عبور کرده و آبی که باید به بخار تبدیل شود اطراف آنها جریان داشته و سیرکوله می‌شود.
معمولاً برای ظرفیت های ۱۰۰ کیلوگرم بخار در ساعت تا ۳۰ تن بخار در ساعت از بویلرهای فایر تیوب استفاده می‌شود و برای ظرفیتها و فشارهای بالاتر (۲۵ بار به بالا) از بویلرهای واتر تیوب استفاده می‌شود.
مقایسه بویلرهای واترتیوب و فایرتیوب
انواع بویلرها بر اساس مسیر جریان آب
- گردش طبیعی
- گردش اجباری
گردش طبیعی
گردش و جریان آب در بویلرهای گردش طبیعی، ناشی از متفاوت بودن چگالی آب است. این تفاوت چگالی به دلیل گرم شدن آب به وقوع می‌پیوندد. در بویلرهای بخار گردش طبیعی، سیال مورد نظر فرایند جابه‌جایی را طی می‌کند.
گردش اجباری
نوع دیگری از بویلرها نیز موجود هستند که در آنها یک پمپ آب، باعث جریان یافتن آب در طول مسیر آن می‌شود. تحت این شرایط، نرخ تولید بخار افزایش می‌یابد. در واقع پمپ آب تغذیه، فشار آب تغذیه را تا مقدار مطلوبی افزایش می‌دهد و اندازه این فشار در یک بویلر گردش اجباری به گونه‌ای تنظیم می‌شود که بخار در ناحیه زیر بحرانی به صورت پایا حضور داشته باشد.
ویدیو آشنایی با بویلر
انواع خرابی بویلرها :
خرابی ناشی از اورهیت‌شدن کوتاه مدت (Short term Overheating)
خرابی ناشی از این مکانیزم، معمولا در طول راه‌اندازی بویلر پیش می‌آید و در لوله‌های خنک‌کننده آب و بخار شامل (down comers, Water walls, roofs, screens super, heaters, reheater) اتفاق می‌افتد. این پدیده، هنگامی اتفاق می‌افتد که دمای کاری برای دوره کوتاهی بیش از محدوده دمای طراحی باشد.
خرابی ناشی از اورهیت‌شدن بلند مدت (Long term Overheating)
این مکانیزم هنگامی اتفاق می‌افتد که دمای کاری برای مدت زیادی (روزها، هفته‌ها، ماه‌ها یا حتی بیشتر) بالاتر از محدوده دمای طراحی باشد. این مکانیزم تخریب بیشتر از سایر مکانیزم‌ها اتفاق می‌افتد.
خرابی ناشی از خوردگی ناشی از شتاب جریان سیال (Flow Accelerated Corrosion) - FAC
نوعی مکانیزم خوردگی است که در آن معمولا لایه اکسید محافظت‌کننده سطح فلز در اثر جریان سریع آب از بین می‌رود. فلزی که زیر لایه اکسید محافظت‌کننده، قرار گرفته خورده شده تا مجدد اکسید ایجاد گردد.
بنابراین، ضخامت فلز با گذشت زمان کاهش می‌یابد،FAC به سرعت سیال بستگی دارد.
این نوع خرابی، معمولا در مقاطع فشار پائین HRSG رخ می‌دهد
خرابی ناشی از شکست بر اثر جوشکاری غیرهمجنس DMW- (Dissimilar Metal Weld)
در این مکانیزم، متریال از سمت فریتی جوش، در امتداد خط ذوب جوش، دچار خرابی می‌گردد. این مکانیزم تخریب، در یک جوش لب به لب که در آن یک آلیاژ آستنیتی به یک آلیاژ آهنی می‌پیوندد، ایجاد می‌شود.
عوامل تاثیر گذار در مکانیزم شکست
- تنش‌های بالا در فصل مشترک (محل اتصال) متریال آستنیتی به فریتی بدلیل تفاوت در خواص فیزیکی دو ماده
- تنش‌های ناشی از بارهای خارجی بیش از حد
- تنش بر اثر سیکل‌های حرارتی
- پدیده خزش در متریال فریتی
در نتیجه، خرابی‌ها تابعی از دماهای کاری و نوع طراحی سیستم هستند.
خرابی ناشی از ترک ناشی از تنش در محیط خورنده SCC- (Stress Corrosion Cracking) :
بطور کلی؛ ترک ناشی از تنش در محیط خورنده (SCC)، در جائی اتفاق می‌افتد که محیط خورنده بوده و تنش کششی به اندازه کافی باشد. SCC گاهی اوقات در واتر تیوب‌ها، لوله‌های سوپرهیتر و لوله‌های ری‌هیتر پدیدار می‌گردد.
همچنین ممکن است SCC در تجهیزات تحت تنش درام بخار، همچون پیچ‌ها، اتفاق افتد.
دو عامل اساسی در پدیده SCC
اول؛ متریال بایستی به اندازه کافی تحت تنش کششی قرار گیرد که این تنش ممکن است تنش خارجی (اعمالی) و یا تنش پسماند باشد.
دوم؛ تمرکز ماده خورنده در محل تحت تنش
برای دریافت آموزشهای بیشتر اینجا کلیک کنید.
