استفاده از ورق استیل نسوز در بویلر
- 15/10/1400 15/10/1400
فهرست موضوعات
مقدمه
بویلر یا دیگ بخار یک مخزن تحت فشار بوده که شامل تعدادی لوله می باشد که در آن آب یا سیال دیگری به منظور تولید بخار گرم می شود. این بخار بوسیله گرمای ناشی از احتراق ایجاد می گردد. از این بخار جهت مصارف گوناگونی استفاده می شود که تولید برق یکی بارزترین آنهاست. به گونه ای که امروزه بویلرها یکی از اصلی ترین بخش های نیروگاه های تولید برق به روش حرارتی هستند. علاوه بر نیروگاه های تولید برق از این تجهیزات در صنایع دیگری نیز همچون کاغذ سازی و فرآوری مواد غذایی استفاده می شود. به طور کلی هر جایی که گرما یا بخار تولید می کند بویلرها را خواهید یافت. از آنجایی که این تجهیزات تحت دمای بالا کار می کنند بنابراین متریالی که در ساخت آنها بکارگیری می شود باید خواص دما بالای خوبی من جمله مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون را دارا باشد. در این راستا یکی از سری آلیاژهایی که توانسته اند در ساخت بویلرها عملکرد موفقیت آمیزی داشته باشند، استنلس استیل ها (فولاد زنگ نزن) هستند. در بین انواع رده های آلیاژی از این فولادها گریدهای 309 و 310 که تحت عنوان استنلس استیل های نسوز یا آلیاژهای مقاوم به حرارت شناخته می شوند در بویلرسازی استفاده می شوند. این گریدها عموما جهت بکارگیری در دمای بالا توسعه یافته اند. وجود مقادیر بالایی از کروم و نیکل در ترکیب استیل های نسوز منجر به بهبود خواص دما بالای آنها شده است. به همین جهت ورق استیل 310 با دارا بودن بیشترین مقدار از عناصر کروم (24 الی 26 درصد وزنی) و نیکل (19 الی 22 درصد وزنی) در بین استنلس استیل های سری 300 بیشترین قیمت را نیز در بین این فولادها دارد. پس از این گرید، استیل 309 بالاترین قیمت را دارد. البته این نکته را نیز باید اشاره نمود در هر گرید آلیاژی از استنلس استیل ها عواملی نظیر ضخامت، سطح پایانی و.... نیز بر قیمت نهایی تاثیر دارد. به عنوان مثال ورق استیل مشبک 309 در مقایسه با ورق 309 معمولی از قیمت بالاتری برخوردار است. زیرا ورق مشبک در سطح خود دارای سوراخ هایی است که هزینه اعمال این سوراخ ها بر قیمت ورق افزوده می شود.
چرا درساخت بویلر از استیل نسوز استفاده می شود؟
عواملی نظیر مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون در دماهای بالا عمده ترین دلایل انتخاب ورق استیل نسوز جهت بکارگیری در ساخت بویلرها بوده است. فولاد زنگ نزن 309 در سرویس دهای پیوسته تا دمای (C°) 1095 و در سرویس دهی های متناوب تا دمای (C°) 980 مقامت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. ورق استیل 310 نیز در سرویس دهی های پیوسته و متناوب به ترتیب تا دمای (C°) 1135 و (C°) 1035 مقاومت به اکسیداسیون خوبی دارد. رفتار بهتر گرید 310 در دمای بالا نسبت به ورق استیل 309 ناشی از بیشتر بودن مقادیر کروم و نیکل در ترکیب این فولاد زنگ نزن است. دارا بودن خواص مکانیکی در دمای بالا همچون استحکام از دیگر عوامل بکارگیری استیل های نسوز در ساخت بویلرها می باشد. علاوه بر موارد اشاره شده شکل پذیری، جوش پذیری و ماشین کاری را نیز به این عوامل اضافه کنید. لازم به ذکر است که گریدهای (S) 309 و (S) 310 رده های کم کربن استیل های 309 و 310 هستند که به خاطر کربن کمتر جوش پذیری بهتری دارند. ورق استیل نسوز معمولا با سطوح مات دو پولیش و تک پولیش روانه بازار می شوند. بنا به در خواست مشتری می توان رو سطح این ورق ها می توان فرایندهای مکانیکی اعمال کرد. بعضی از صنایع این ورق ها به صورت پانچ شده یا سوراخ دار استفاده می کنند. به عنوان مثال ورق استیل مشبک 309 نمونه ای از ورق های پانچ شده می باشد. اما در ساخت بویلر معولا از استیل نسوز با سطح صاف استفاده می شود.
نحوه عملکرد بویلر
اصول اولیه کاری بویلر بسیار ساده و قابل درک است. بویلر یک مخزن تحت فشار بوده که آب در درون آن ذخیره می شود. از یک منبع سوخت فسیلی جهت گرم آن استفاده می شود. زمانی که مایع داخل بویلر تبدیل به بخار شد این بخارات از طریق یک لوله به سمت توربین نیروگاه های برق حرارتی هدایت می شود. علاوه بر تولید برق برای اهداف مختلفی نظیر راه اندازی واحدهای تولیدی، بعضی از فرایندهای ضد عفونی و استریل کردن، گرم کردن محیط و حتی پخت و پز نیز از بخارات تولید شده بوسیله بویلر استفاده می شود.
انواع بویلرها
دسته بندی های گوناگونی برای بویلرها وجود دارد. این دسته بندی می تواند بر اساس مخزن بولر (عمودی یا افقی باشد)، نوع گرمایش سیال، فشار و.... باشد. اما در یک نوع دسته بندی بر حسب موقعیت قرار گرفتن آب و گازهای داغ درون بویلر در دو کلاس فایر تیوب (Fire Tube Boiler) و واتر تیوب (Water Tube Boiler) تقسیم می شوند.
بویلر فایر تیوب: این مدل از بویلرها از یک محفظه احتراق و مخزن تشکیل شده اند. در مدل های فایر تیوب گاز احتراقی در بین لوله های که در اجزای بدنه دیگ قرار دارد حرکت کرده و آبی که در اطراف این لوله ها قرار دارد را گرم می کند.
شماتیک عملکرد بویلر فایر تیوب
بویلر واتر تیوب: بر خلاف مدل فایر تیوب، در نوع واتر تیوب آب به جای اینکه در خارج از لوله ها قرار داشته در داخل لوله های قرار داشته و گاز اشتعالی در اطراف لوله به حرکت در می آیند.
شماتیک عملکرد بویلر واتر تیوب