بویلر یا دیگ فولادی از تجهیزات تهویه مطبوع جهت استفاده در موتورخانه مرکزی است که در کنار انواع چیلر از جمله چیلر تراکمی و چیلر جذبی به تامین شرایط آسایش کاربران می پردازد. بویلر ها بر خلاف چیلر وظیفه ی گرمایش و تامین آبگرم مصرفی مجتمع ها را بر عهده دارند و می توان گفت که مکملی برای سیستم سرمایش و گرمایش مرکزی هستند. آبگرم تولیدی بویلر ها توسط پمپ های سیرکولاتور به واحد های توزیع از جمله فن کویل یا هواساز ارسال می شود. در برخی از مجتمع ها می توان آبگرم تولیدی از بویلر را در کویل آبگرم داکت اسپلیت ها به جریان درآورد و در واقع سیستم گرمایش مرکزی گازسوز و سرمایش مستقل برقی داشت. از جدید ترین و پیشرفته ترین نوع بویلر می توان به دیگ خلاء یا وکیوم بویلر اشاره کرد.

بویلر یا دیگ فولادی محفظه ای است که در آن حرارت تولید شده از مصرف سوخت، به سیال منتقل می شود. این محفظه بسته است و به دلیل لزوم مقاومت در برابر حرارت، از ترکیب آلیاژهای آهنی ساخته می شود. به طور کلی درون محفظه بویلر، معمولا دو قسمت اساسی وجود دارد؛ در قسمتی سیال انتقال حرارت قرار می گیرد و در قسمت دیگر حرارت تولید شده توسط سوخت جاری می گردد. حرارت تولیدی از سطح به سیال انتقال پیدا می کند.

جنس غالب بویلرهای تولید شده تا به امروز، فولادی یا چدنی بوده است. به دلیل نیاز به فشار بخار مشخص، اکثر دیگ های بخار مورد استفاده در صنایع از نوع فولادی هستند. دیگ بخار چدنی معمولا برای تولید بخار با فشار نسبتا کم استفاده می شود.

طرز کار و نحوه عملکرد بویلر چگونه است؟
به صورت کلی می توان گفت یک بویلر با استفاده از گازهای حاصل از احتراق سوخت، درون محفظه خود سیال را گرم نموده یا به بخار تبدیل می کند. این کلیتی تغییرناپذیر در تمامی بویلرهای تولید شده تا کنون است. اما بر اساس تغییرات در طراحی بویلرها، عملکرد آن ها نیز متفاوت شده است.

در صورتی که یک بویلر به این صورت طراحی شود که دو قسمت مجزا داشته باشد که در یکی آب به صورت شناور و در دیگری حرارت وجود داشته باشد، بازدهی کاهش پیدا می کند. به همین دلیل همواره سعی می شود تا در طراحی بویلرها، سطح تماس سیال با حرارت افزایش یابد. این کار را می توان به وسیله بویلرهای لوله ای انجام داد. در این طراحی، لوله هایی به صورت موازی درون محفظه دیگ قرار می گیرند. حال دو حالت پیش می آید:

بویلر واترتیوب
در حالت اول طراحی، لوله های عبوری حاوی سیال (آب) هستند. با این کار سطح تماسی سیال به وسیله لوله ها با حرارت پخش شده در محفظه افزایش می یابد. به این نوع بویلرها واترتیوب یا لوله آبی گفته می شود. طراحی این بویلرها باعث شد تا تولید نوع قدیمی بویلرها که با خطراتی همچون انفجارهای مکرر همراه بود، متوقف شود.

بویلر فایرتیوب
در حالت دوم، دقیقا برعکس فرآیند بویلرهای واترتیوب صورت می گیرد. به این صورت که درون لوله های موازی محفظه بویلر، حرارت قرار دارد و لوله ها به وسیله سیال احاطه می شوند. به این صورت سیال حرارت را دریافت نموده و بخار می شود. به این نوع بویلر، فایرتیوب یا لوله آتشی گفته می شود.

اجزای بویلر چیست؟

در ساختار هر نوع بویلر یا دیگ فولادی اجزا و بخش هایی وجود دارد. همچنین برای بهبود عملکرد مجموعه بویلر اجزایی به آن متصل می شود که اصلی ترین آن ها در این قسمت توضیح داده می شود:

Shell یا بدنه بویلر

Shell یا بدنه بویلر
همانطور که ابتدای مطلب گفتیم، جنس بدنه اکثر بویلرها فولادی است. بر اساس ابعاد دیگ، صفحات فولادی طی فرآیندهای مانند نورد، جهت ساخت بدنه بویلر استفاده می شوند.

پایه
شاسی یا همان پایه یکی از قسمت های خارجی یک بویلر یا دیگ فولادی یا دیگ بخار است. این قسمت وظیفه دارد تا وزن مجموعه دیگ را تحمل نموده و خود کمترین میزان تنش را به بدنه دیگ وارد کند.

مشعل Burner
در واقع تولید کننده حرارت است. هوا با سوخت در کوره ترکیب شده و حرارت ایجاد می شود.

Combustion chamber یا محفظه احتراق
این محفظه به مشعل متصل بوده و با آن تبادل حرارتی دارد. همچنین همانطور که از نام آن پیداست، احتراق در این محفظه صورت می گیرد. محفظه احتراق می تواند دما را افزایش دهد.

لوله های آبی Water Tube
در بویلر واترتیوب، لوله های آبی همان لوله های حامل آب به عنوان سیال هستند. این لوله ها از درون محفظه بویلر عبور کرده و با حرارت تولید شده توسط مشعل در تماس هستند.

لوله های آتشی Fire Tube
در بویلر فایرتیوب، لوله های عبوری از محفظه داخلی بویلر، حامل حرارت هستند. این لوله ها به وسیله سیال احاطه می شوند تا گرما را منتقل کنند.

خطوط تغذیه
شامل لوله هایی هستند که بخار یا آبگرم و آب داغ را به نقاط تعیین شده برای توزیع می رسانند.

پمپ سیرکولاتور
این نوع از پمپ در دیگ های بخار با خروجی آب گرم به منظور انتقال آب گرم شده استفاده می شوند.

عایق
معمولا به منظور افزایش بازدهی، لایه ای از آلومینیوم و عایق روی سطح خارجی بدنه بویلر قرار می دهند.

دستگاه گرمکن تغذیه آب Feed Water Heater
به منظور افزایش کارایی سیستم و کاهش هزینه ها، این دستگاه با استفاده از حرارت اتلافی، آب را قبل از ورود به محفظه بویلر گرم می کند. با این کار اختلاف حرارت بین بویلر و آب ورودی به حداقل می رسد و تنش حرارتی به حداقل میزان خود می رسد. از سوی دیگر، بخشی از توان بویلر که صرف گرم نمودن آب می شود نیز جبران می شود.

دی اریتور
وسیله ای است که به منظور افزایش عمر قطعات در مجموعه بویلر نصب می شود. این وسیله برای جلوگیری از اکسیده شدن سطوح و اجزای بویلر، میزان اکسیژن و دی اکسید کربن آب را کاهش می دهد.

از دیگر اجزای متصل به دیگ بخار می توان به سوپرهیتر و اکونومایزر اشاره کرد که هرکدام به منظور افزایش بازدهی یا ایده آل سازی شرایط بخار یا آب گرم خروجی استفاده می شوند. اجزایی دیگر تحت عنوان کنترلرها نیز به بویلر متصل می شوند تا فشار، دما و… را در طول عملیات کنترل کنند.

انواع بویلر
دسته بندی بویلرها به چند صورت مختلف و بر مبناهای مختلفی صورت می پذیرد. یکی از انواع دسته بندی ها در قسمت طراحی است که پیشتر در مورد آن صحبت شد؛ بویلرهای واترتیوب و فایرتیوب. در این قسمت از مطلب به چند مورد از مهم ترین تقسیم بندی های بویلر می پردازیم:

بر اساس فشار بخار خروجی دیگ: این دسته بندی در بعد فنی و عملی، معقول تر به نظر می رسد. بویلرهای فشار پایین، بخار را در محدوده فشاری ۶ تا ۲۰ بار خارج می کنند. این محدوده برای بویلرهای فشار میانی از ۲۰ بار شروع شده و تا ۸۰ بار ادامه دارد و در بویلرهای فشار بالا، بخار در فشار بیش از ۸۰ بار تولید می شود. همچنین دو نوع دیگر نیز در این تقسیم بندی وجود دارند که بخار را در فشاری بالاتر از فشار بحرانی سیال و یا کمتر از آن تولید می کنند. که به آن ها دقیقا هم نام با فشار کاری آن ها، فوق بحرانی یا زیر بحرانی گفته می شود.

بر اساس کاربرد و استقرار: این نوع تقسیم بندی به نوع کاربرد و نحوه استقرار بویلر اختصاص یافته است. بویلرهای ساکن به بویلرهایی گفته می شود که قابلیت جابجایی نداشته و معمولا ابعاد بزرگی دارند. بویلرهای حمل شونده نیز انواع کوچک و قابل جابجایی بویلر هستند که در کارگاه ها استفاده می شوند. در بعد کاربردی نیز برخی بویلرها به دلیل طراحی و کاربرد اختصاصی در صنایع یا تجهیزات یک حوزه به آن نام شناخته می شوند؛ مانند بویلرهای دریایی.

بر اساس تعداد دفعات عبور گازهای احتراق: در بویلرهای فایرتیوب، در صورتی که محصولات احتراق تنها یک بار از محفظه بویلر عبور کنند، به بویلر تک پاس گفته می شود. برای دو بار عبور دو پاس و سه بار عبور نام سه پاس بر بویلر قرار داده می شود.

کاربردهای بویلر چیست؟
در مورد کاربرد بویلرها می توان گفت در اکثر صنایع و کارخانجات این دستگاه ها استفاده می شود. در مقیاس بزرگ، در نیروگاه ها به منظور تامین توان و ایجاد گرمایش از بویلرهای بزرگ استفاده می شود. از موارد دیگر استفاده از دیگ بخار می توان به چربی زدایی در صنایع مختلف تولید قطعه، ضدعفونی در محیط های بزرگ بیمارستانی و تامین نیروی مولد در پالایشگاه ها اشاره کرد. صنایع تولید محصولات سلولزی، صنایع غذایی، نیروگاه ها و پالایشگاه ها، صنایع نخ و پارچه، صنایع تولید لاستیک و پلاستیک و… از جمله مکان هایی هستند که دیگ بخار در آن ها استفاده می شود.

مهمترین کاربرد بویلر استفاده از گرمایش آن در سیستم های تهویه مطبوع جهت تامین آسایش در مجتمع های مسکونی ، اداری، تجاری، آموزشی و فرهنگی و تفریحی است.