انتخاب دیگ در یک سیستم

• مرضیه ابراهیمی
• • تأسیسات ساختمان

امروزه مهندسانی که برای صاحبان ساختمانها کار می کنند در هنگام انتخاب دیگ های گرمایش آب تاسیسات ساختمانها گزینه های متنوعی را در اختیار دارند. این گزینه ها انواع دیگ های قطعاتی چدنی ، دیگ با لوله های فولادی اعم از لوله های آتش یا آب . دیگ با لوله های پره دار مسی و دیگ های چگالشی را در بر می گیرد. تمام این انواع مختلف امروزه در پروژه های ساخت و ساز بکار برده می شوند.

با وجود این همه تنوع انتخاب ، یک مالک و یا مهندس طراح تاسیسات ساختمان ممکن است با آخرین ویژگی های عرضه شده در طراحی دیگ ها آشنایی نداشته و یا نتواند براحتی با مدل هایی که کاملا امتحان خود را در بازار پس نداده اند کنار بیاید. بسیاری از مالکان و مهندسان با مدل های خاصی از دیگ ها آشنایی دارند و یا برنامه های نگهداری خود را حول نوع خاصی از دیگ ها طرح ریزی کرده اند. چه بسا این گونه افراد برای پروژه های جدید و یا برنامه های اصلاح دیگ های موجودشان چیزی به نام تغییر مدل دیگ ها را به حساب هم نمی آورند.

پارامترها و عواملی که یک مهندس باید برای انتخاب مناسبترین گزینه برای موتورخانه اش استفاده کند عبارتند از نوع سیستم تهویه مطبوع و دمای آب برگشتی حاصله ، هزینه های نصب سیستم دیگ ( نه فقط قیمت اولیه دیگ) ، هزینه های نگهداری، مواردی که مالک رعایت آنها را لازم می داند و طول عمر دیگ. در اغلب موارد قیمت اولیه دیگ یک معیار تعیین کننده برای انتخاب آن می باشد و همین امرمی تواند به بروز مشکلات جدیدی در سیستم منجر شود.

دیگ فولادی یا مسی؟

هنگامیکه مهندسی شروع به فکر کردن در باره نوع دیگ جهت استفاده در پروژه خاصی می کند ، نتیجه ای که نهایتا حاصل می شود انتخاب دیگ فولادی به جای دیگ مسی است. با وجودیکه دیگ های قطعاتی چدنی و دیگهایی که مبدل های حرارتی فولاد ضد زنگ در آنها بکار رفته است هم اکنون در بازار موجود بوده و در برخی پروژها مورد استفاده قرار می گیرند ، با این حال انتخاب دیگ فولادی همچنان انتخاب برتر محسوب می شود. درک تفاوت های طراحی دیگ با لوله های فولادی و دیگ با لوله های مسی از نظر کاربرد مناسب این مدل ها در تاسیسات حائز اهمیت است.

کاربرد دیگ های دارای لوله های فولادی مدتها قبل از دیگ های با لوله مسی شروع شده و محدوده تنوع مدلهای آن بسیار وسیع تر می باشد و انواع دیگ با لوله های آتش ، با لوله های آب ، با لوله های آب انعطافی (فلکس تیوب) و با لوله های آب مایل را در بر می گیرد.

دیگه های لوله انعطافی: در اکثر کاربردهای گرمایش آب در تاسیسات تجاری استفاده از دیگ های دارای لوله های انعطافی و لوله های آب مایل نسبت دیگ های دارای لوله های آتش رایج تر است.

اکثر مدل های لوله انعطافی دارای ۵ فوت مکعب سطح گرمایشهستند. زیاد بودن مقدار سطح گرمایش تنها معیار برخی از مهندسان در انتخاب دیگ پروژه می باشد. اما سنجش توان یک دیگ تنها بر اساس میزان فوت مکعب سطح گرمایش امروزه دیگر یک نرم کاری قدیمی محسوب می شود. این نوع سنجش سالها پیش، زمانی که ذغال سنگ و گازوئیل و مازوت سوخت اغلب دیگ ها بودند و وجود سطح گرمایش اضافی برای مقابله با رسوب گیری ناشی از این سوخت ها اهمیت زیادی داشت ابداع شده است ، معیار سنجش مذکور این موضوع را که آیا طراحی دیگ قادر به جذب یکنواخت حرارت در تمام سطح لوله دیگ می باشد یا خیر در نظر نمی گیرد.

دیگ های مسی در اواخر دهه ۱۹۴۰ ، پس از جنگ جهانی دوم به بازار آمدند. برای اکثر مهندسان سالها طول کشیده است تا دیگ های لوله مسی را بر دیگ های لوله فولادی ترجیح دهند. مهندسان تاسیسات بزرگ احساس می کنند که دیگ های لوله مسی تنها از نظر پایین بودن قیمت بهترین انتخاب برای موتورخانه محسوب می شوند نه بهترین گزینه از جمیع جهات.

دیگ های لوله مسی: در حدود ۲۵ تا ۳۰ % از مدل های دیگ با لوله انعطافی ارزانترند. پایین تر بودن قیمت اولیه دیگ های لوله مسی بطور خودبخودی نزد تعدادی از مهندسان به معنای کمتر بودن قابل ملاحظه طول عمر دیگ تلقی شده است. اما بسیاری دیگر نیز بر این باورند که دیگ های لوله مسی با لوله پره دار امروزه بهترین انتخاب برای ساختمانهای تجاری می باشد. پایین تر بودن قیمت اولیه و تقاضا برای راندمان های بالاتر ، انعطاف پذیری در انتخاب گزینه های تخلیه دود احتراق ، و نیاز به فضای نصب کوچکتر سبب گرایش بازار به سمت دیگ های لوله مسی شده است. دمای آب برگشتی

در هنگام انتخاب و نصب هر نوع دیگ آب گرم در سیستم ، دمای آب برگشتی باید در نظر گرفته شود. دمای برگشت آب گرم سیستم تهویه مطبوع کلید کاربرد هر نوع دیگی در سیستم محسوب می شود. دیگ و آب گرم به یکدیگر وابسته اند. البته این نکته بدیهی به نظر می رسد. اما بروز اشکالات در سیستم و خرابی دیگ اغلب در مواردی رخ می دهد که دیگ استفاده شده با سیستم تهویه مطبوع سازگاری ندارد. راندمان دیگ به دمای آب برگشتی و بار دیگ بستگی دارد.

دمای آب برگشتی دیگ های غیر چگالشی باید بین ۱۳۰ تا ۱۴۰ درجه سانتیگراد باشد تا از تقطیر گازهای تنوره جلوگیری شود. تقطیر باعث خرابی دیگ و کوتاه شدن عمر مفید آن شده و به بروز اشکال در برنامه های نگهداری و تعمیرات منجر می شود. اگر طراحی سیستم به حد کافی بالا بودن درجه حرارت آب برگشتی را تا حدی که از تقطیر جلوگیری کند تضمین ننماید ، دیگ های دارای لوله فولادی و یا مسی دچار خرابی می شوند. در صورت پایین بودن دمای آب برگشتی بایستی نسبت به مواردی از قبیل سیستم های پمپاژ آب گرم ، ذوب کردن برف ، و تنظیم دریجه هوای خارج (outdoor air reset) توجه کافی مبذول گردد تا از بالاتر بودن دمای آب برگشتی نسبت به نقطه شبنم گازهای تنوره اطمینان حاصل شود.

دیگ های چگالشی: یک انتخاب عالی برای سیستم های پمپاژ منابع آب گرم می باشند زیرا دمای آب برگشتی در این سیستم ها از سیستم های دیگر کمتر است. دمای آب برگشتی در این سیستم ها در حدود ۶۰ درجه سانتیگراد است ، که برای دیگ های چگالشی مطلوب است. راندمان دیگ های چگالشی با پایین آمدن دمای آب برگشتی بهبود می یابد

منحنی های راندمان دلیل مناسب نبودن دیگ های چگالشی برای سیستم هایی که درجه حرارت آب برگشتی آنها بالاتر از ۱۴۰ درجه است را نشان می دهند. دیگ چگالشی در دماهای بالاتر آب برگشتی به راندمان بالای خود نمی رسد و سرمایه گذاری بیشتر نیز در این مورد توجیهی ندارد. اما اگر یک راهبرد کنترل بار مبنا طراحی شود، بطوریکه دیگ های چگالشی قادر به تامین گرمایش مجدد با استفاده از مزیت بالاتر بودن دمای آب برگشتی در ایام تابستان بوده و دیگ های غیر چگالشی نیز در ایام زمستان قادر به تامین دمای بالاتر آب باشند ، در این صورت استفاده از دیگ های چگالشی که قیمت اولیه بالاتری دارند ممکن است مقرون به صرفه باشد.

– ملاحظات دیگر فاکتورهای دیگری که در هنگام اتخاذ تصمیم برای خرید دیگ باید مد نظر قرار گیرند عبارتند از:

ظرفیت، گزینه های تخلیه، راندمان ، فضای مورد نیاز برای نصب ، صلاحیت های لازم برای کارکنان نگهداری ، سیستم های کنترل و بودجه کل ساخت و نصب.

ظرفیت سیستم یکی از ملاحظات مهم در تصمیم گیری برای انتخاب دیگ محسوب می شود. محدوده سایز دیگ های با لوله فولادی از ۴۰۰ تا ۲۱۰۰MBtuh را در بر می گیرد. در مورد پروژه های بزرگ، استفاده از یک یا دو دیگ با لوله فولادی ممکن است عملی تر باشد تا بکارگیری یک مجموعه مرکب از چندین دیگ با لوله مسی. در صورت استفاده از چندین دیگ لوله مسی، سیستم آب داغ باید برای چیدمان پمپاژ اولیه- ثانویه طراحی شود.

در صورتی که در مورد انتخاب دیگ با لوله مسی پره دار برای پروژه تصمیم گیری شود ، هزینه مترتب بر آن برای دیگی با ظرفیت ۱-MBtuh با فاکتور ۴ متغیر خواهد بود ( بین ۴۰۰۰ تا ۱۶۰۰۰ دلار ) ، که کمترین هزینه در این محدوده مربوط به نصب سیستم با چیدمان اتمسفریک می باشد.

اگر وجود گزینه های انعطاف پذیر تخلیه دود احتراق سیستم مورد نیاز باشد باید از دیگ لوله مسی استاندارد با راندمان بالاتر، یعنی راندمان تقریبا ۸۵% و حتی از دیگ چگالشی با راندمان ۹۸% برای پروژه استفاده شود. در اینجا هم برای اطمینان خاطر از اینکه دیگ در سیستم آب گرم موتورخانه قادر به رسیدن به حداکثر راندمان خود می باشد تحلیل دقیق شرایط سیستم مورد نیاز است. دیگ های چگالشی باید در طراحی سیستم هایی گنجانده شوند که تقطیر در آنها صورت می گیرد، و دیگ های غیر چگالشی نیز باید در سیستم هایی که دمای آب برگشتی آنها زیاد است استفاده شوند.

فضای نصب مورد نیاز دیگ های با لوله مسی کمتر از فضای مورد نیاز دیگ های لوله فولادی است. بنابراین اگر فضای مکانیکی موجود برای نصب دیگ محدود باشد انتخاب دیگ با لوله مسی مطلوبتر خواهد بود. چندین طرح مختلف چیدمان دیگ باید مورد ارزیابی قرار داده شود تا مشخص شود که کدام چیدمان دیگ به حداقل فضای نصب نیاز دارد.

برای تصمیم گیری در مورد انتخاب نوع دیگ ، مهارت کارکنان تعمیرات و نگهداری باید مد نظر قرار داده شود. همچنین وجود نمایندگی محلی سازنده دیگ نیز حائز اهمیت می باشد. ساده بودن طراحی سیستم کلید توانایی کارکنان تعمیرات و نگهداری برای فهم و نگهداری صحیح دیگ می باشد. تصفیه شیمیایی آب برای موفقیت عملکرد دیگ ها و سیستم های آب گرم از اهمیت حیاتی برخوردار است. ورود آب جبرانی خام به سیستم بایستی از لحاظ سختی اندازه گیری شود تا از صحیح بودن تصفیه آب اطمینان حاصل شده و اپراتور از طریق سیستم هشدار دهنده از نشتی های اضافی سیستم مطلع گردد. تصفیه نامناسب آب یکی از علت های اصلی خرابی دیگ ها است. دبی جریان آب گرچه برای تمام دیگ ها مهم است اما برای دیگ های لوله مسی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. دیگ نباید بدون دبی جریان آب کار کند و بدین منظور باید از ادوات کنترلی لازم استفاده شود.

دیگ های بزرگ با لوله فولادی: معمولا به سیستم کنترل خودکار تعدیل کننده مشعل مجهزند. دیگ های کوچک لوله مسی عموما دارای سیستم کنترل ۲ تا ۴ مرحله ای هستند. در مورد سیستم های مرکبی که از چند دیگ لوله مسی تشکیل شده اند ، نوعا باید از کنترل کننده خودکار توالی عملیات استفاده شود تا قابلیت بی بار کردن خودکار مورد نیاز سیستم را تامین کند. نتیجه گیری : ضمن آنکه تمام مواردگفته شده باید در نظر گرفته شوند ، تقریبا در اغلب موارد عاملی که تعیین می کند از کدام دیگ استفاده شود عامل قیمت اولیه است. قیمت دیگ ها می تواند بسیار متفاوت باشد و این نکته حائز اهمیت است که انتخاب خود را بر اساس قیمت های طول عمر کل سیستم پایه گذاری کنیم و نه فقط قیمت اولیه دیگ. در مرحله ارزیابی، قیمت های مربوط به تخلیه، هوای جبرانی، چیدمان سیستم پمپاژ و سیستم های کنترل باید مورد بررسی و مداقه قرار داده شوند.

اکثر مهندسان بر اساس تجربیات قبلی خود ، آگاهی نسبت به دیگ ها و طرح هائی که قبلا کارائی خود را نشان داده اند دیگ بخصوصی را ترجیح می دهند. اما با وجود انواع متعدد دیگ های موجود در بازار و افراطی که نمایندگی های فروش سازندگان آ‎نها در عرضه مداوم مزیت های محصولاتشان از خود نشان می دهند انتخاب مناسبترین دیگ برای یک پروژه می تواند کار مشکلی باشد.

در هنگام انتخاب یک دیگ ، شرایط خاص پروژه باید بررسی شود. ضمن آنکه تجربیات پیشین اهمیت خودشان را دارند ، بایستی از طرح های بروز رسانی شده نیز در صورتی که پروژه کاربرد آنها را مجاز نموده باشد استفاده شود. به خاطر داشتن این نکته که دمای آب برگشتی یک فاکتور تعیین کننده در کاربرد مناسب دیگ در سیستم است نخستین گام در اتخاذ تصمیم برای انتخاب دیگ می باشد.

دیگهای بخار آکواتیوب: سری دیگهای بخار آکواتیوب که از نوع دیگهای واترتیوب قابل انعطاف با بعدی وسیع در کاربری می‏باشند در ظرفیت‏ها و کاربرد‏های مختلف استفاده میگردند.

در مقایسه با نوع فایر تیوب خود، نیاز به فضای کمتری داشته و در نصب، به جهت فضای مورد نیاز جهت تعمیرات بویلر، مکان کمتری را اشغال می‏نماید. درام‏ها و لوله‏ها به گونه‏ای آرایش و چیده شده‏اند، که کاملاُ در مقابل شکهای حرارتی مقاوم بوده و میزان انتقال حرارت بیشتری را جوابگو میباشند.

تقارن کامل در دوطرف بویلرحاکم بوده و فقط ۳ نوع طراحی هندسی جهت لوله‏ها انجام شده است. گردش طبیعی آب در بویلرهای فوق درنظر گرفته شده و به همان سهولت، انتقال حرارت مورد نیاز انجام میگردد. اتصال لوله‏ها به درام (یا هدر) به ۳ شیوه پرچ (اکسپند)، جوش یا با به کاربری قطعه‏ای به نام فیورل انجام میگیرد. میزان سیمان نسوز به کار رفته شده، بسیار ناچیزو نهایتاً نگهداری آنها حداقل است.

این بویلر در عرض چند دقیقه تولید بخار می‏ نماید که درمقابل نوع فایرتیوب خود که در عرض یک ساعت تولید بخار می کند، بسیار سریع است. این بویلر با سوخت مایع یا گاز یا هردو قابل کارمی‏باشد.

بویلرهای اکواتیوب می‏توانند به عنوان بویلرآب گرم دما بالا، به خوبی بویلرهای آبگرم دما پایین کارنمایند. در ضمن می‏توان جهت گرم کردن مخلوط آب و گلایکل در دماهای پایین، متوسط یا بالا از آن استفاده کرد، یا حتی از مایعات حرارتی نیزمی توان در این بویلرها به عنوان گرم کننده‏های با گردش مایع غیر طبیعی استفاده نمود.

موارد مصرف این بویلر در خریداران عمومی مانند آپارتمان‏ها و ساختمان‏ها یا موسسات مثل دانشگاهها و مدارس یا خریداران صنعتی مانند صنایع غذایی، نساجی، شیمی، چوب ، کاغذ و …. می‏باشد.

این نوع بویلر برای کاربرانی که تصمیم به تعویض بویلر قدیمیشان با نوع جدید دارند، ایده‏آل می‏باشد زیرا به جهت مونتاژ ساده آن، می‏توان در جاهایی که جهت عبور بویلرهای از پیش مونتاژ شده، مکانی جهت عبور وجود ندارد، به صورت قطعه قطعه برده شده و درمحل مونتاژ گردد.

این بویلردر ظرفیتهای متفاوت به صورت بخار یا آبگرم تولید می‏گردد.

استاندارد ساخت : بر اساس ASME SEC I – IV

ظرفیت : از ۲۰ تا ۱۲۰۰ اسب بخار.

فشار : از ۱۵ تا ۲۰۰ psi طراحی میگردد. در صورت سفارش جهت فشارهای بالاتر نیز طراحی میگردد.

موارد استفاده : بویلرهای بخار آبگرم فشار پائین و بالا ، مخلوط آب و گلیکول به عنوان مایع حرارتی تا دمای ۶۰۰ درجه فارنهایت یا ۳۱۵ درجه سانتیگراد

سوخت : سوخت مایع یا گاز یا هردو

– این نوع بویلرها دارای محفظه احتراق حجیم ودرام بخار بزرگ می باشند.

– دارای طراحی متقارن وطراحی شکل وچیدمان لوله ها و بالانس ، سرعت انتقال گازهای حاصل از احتراق برای نرخ های بالای انتقال حرارت.

– دارای لوله های Down Comers که در دیواره های داخلی جلو وعقب بویلر نصب میگردد.

– دارای دیواره کوره به صورت لوله های مماس بر هم .

– دارای ممبران های دیواره عقبی .

– دارای محفظه کاملا عایق جهت ممانعت از خروج گازهای حاصل از احتراق .

وسایل و تجهیزات استاندارد :

• کنترل حد بالای دما یا فشار با reset دستی

• کنترلرهای High-Low

• کنترل ایمنی شعله

• کنتجریان متوازن و گذرهای طولی گاز می‏باشد.

• جریان توربولنت گاز و انتقال حرارت توسط یک چیدمان کاملاً متقارن و منظم لوله‏ها با سرعتهای متوازن گاز احتراق وسیال، بهینه می‏شود تا یک انتقال حرارت کارآمد صورت گیرد.

• چیدمان منظم لوله ها برای حداقل کردن Tube Removal Clearances تا کمتراز نصف عرض یک بویلربین بویلرها درنصب واحد چندگانه .

• عایق بندی آن بسیار خوب است. لوله‏هایی که مماس بر دیوارة بیرونی کوره هستند، توسط سرامیکهایی که تا Fْ۲۰۰۰ مقاوم هستند، عایق بندی می‏شوند و توسط panel های فولادی پوشش داخلی محافظت می‏شوند.

پوشش فولادی خارجی دارای فاصله هوایی مناسبی است که دمای سطح بیرونی را پایین نگه می‏دارد و کمترین افت تشعشعی را دارد.

• راندمانهای بالای ۸۵% بدون نیاز به استفاده از تجهیزات بازیافت حرارتی امکان پذیر است.

تعمیر ونگهداری

• اتصالات لوله به header از استانداردهای صنعتی هستند و بر حسب ظرفیت بویلرو کاربرد آن Expanded, Rolled و Seal Welded می‏باشند. Expand کردن و نصب لوله‏ها در داخل سایت هم امکان پذیر است.

• تمامی پانل‏های پوشش داخلیSeal Welded هستند تا یک پوشش داخلی غیر قابل نفوذ گاز را فراهم آورند و پانلهای پوشش خارجی دارای ساختمان مهره‏ای هستند تا سرهم کردن و جدا سازی بهنگام تعمیر را آسان سازند.

• بویلر Aquatube، در قسمت سیال و گاز احتراق، مقاوم در برابر شوک حرارتی می‏باشد.دمای آب برگشتی به بویلر،درمینیمم دمای مجاز بالای نقطه شبنم گازدودکش ،قابل قبول می باشد. اختلاف دماهای بالای Fْ۱۵۰، در صورتی که بویلر با آب دارای دمای بالا یا سیال حرارتی کار کند، قابل دستیابی است.

در پوشش بویلر Downcomerهای با قطر زیاد واقع شده ‏اند، بهترین گردش طبیعی آب را فراهم می‏آورند و نیازی به پمپهای گردش خارجی یا عایق بندی سایت نیست.

• دستیابی به کوره از طریق یک Rear Door امکان پذیر است، بدون اینکه نیازی به تغییر وضعیت مشعل یا قطع لوله‏کشی سوخت باشد.

• برای زمانی که روغن سنگین یا سوختهایی با فاکتور رسوب بالا استفاده می‏شود، Soot Blowerهای اضافی می‏توانند در نظر گرفته شوند.

Water-Cooled Rear Target Wall سطح انتقال حرارت بیشتر، راندمان بالاتر، انتشارات کمترو حذف نسوز می‏شود

.بهسازی :

بویلر Aquatube برای پروژه های جایگزینی بویلر، ایده‏ال است. در مواقعی که فضای Boiler Room کوچک است، کل واحد می‏تواند بصورت Kit هایی ساخته شود که براحتی در سایت سرهم شود. از آنجا که تمام قسمتهای بویلر می‏توانند پیچ و مهره شوند و تمام لوله‏ها بهم Fit می‏شوند، نیازی به تاییدیه جوشکاری نیست.

مرضیه ابراهیمی