راهنمای جامع دیگ بخار
راهنمای جامع دیگ بخار (بویلر) برای مهندسان صنعتدیگ بخار (بویلر) یکی از تجهیزات کلیدی در صنایع حرارتی و تأسیسات مکانیکی است که برای تولید بخار یا آب داغ به‌کار می‌رود. انتخاب صحیح دیگ بخار و تعیین ظرفیت مناسب آن اهمیت زیادی در عملکرد بهینه و ایمن سیستم‌های بخار دارد. در این راهنما به بررسی محاسبات ظرفیت بویلر بر اساس استانداردهای صنعتی، مقایسه بویلرهای بخار و آب‌گرم، راهنمای انتخاب دیگ بخار مناسب، مراحل گام‌به‌گام راه‌اندازی، و استانداردها و نکات ایمنی مهم خواهیم پرداخت. این مطالب به زبان فارسی روان و فنی ارائه شده تا برای مهندسان و متخصصان صنعت قابل استفاده باشد |
محاسبات ظرفیت دیگ بخار و راهنمای انتخاب بویلر
ظرفیت دیگ بخار
معمولاً به میزان بخار تولیدی در واحد زمان اشاره دارد و بر حسب واحدهای مختلفی بیان می‌شود. متداول‌ترین واحدها عبارت‌اند از: کیلوگرم بخار در ساعت یا پوند بخار در ساعت برای بیان نرخ جرمی بخار تولیدی، و یا واحد حرارتی بریتانیا در ساعت (BTU/hr) یا کیلووات (kW) برای بیان توان حرارتی خروجی
. در برخی استانداردهای صنعتی از واحد «اسب بخار دیگ بخار» (Boiler Horsepower یا به‌اختصار BHP) استفاده می‌شود که هر یک BHP معادل تولید ۳۴٫۵ پوند بخار در ساعت در دمای ۲۱۲°F (معادل ۱۰۰°C) تعریف شده است
. این تعریف معادل حدود ۱۵٫۶ کیلوگرم بخار در ساعت یا تقریباً ۹٫۸ کیلووات توان حرارتی می‌باشد. تولیدکنندگان دیگ بخار ظرفیت‌های استانداردی را عرضه می‌کنند؛ به طور مثال دیگ‌های بخار فایرتیوب معمولاً تا حدود ۵۰٫۰۰۰ پوند بخار در ساعت (معادل ~۱۵۰۰۰ کیلووات) ساخته می‌شوند
برای محاسبات ظرفیت بویلر جهت انتخاب مناسب، باید جمع کل بارهای گرمایی و مصرف بخار در فرآیندها یا تجهیزات را محاسبه کرد. این بارها شامل مصارف بخار در تجهیزات فرایندی، گرمایش فضا یا آب‌گرم‌کن‌ها، و تلفات حرارتی در لوله‌ها و سیستم می‌باشد. استانداردهای طراحی توصیه می‌کنند در تعیین ظرفیت، علاوه بر نیاز اسمی، حاشیه اطمینان نیز لحاظ شود (مثلاً ۱۰ تا ۲۰٪ ظرفیت بیشتر) تا دیگ بتواند در اوج مصرف یا توسعه‌های آتی پاسخ‌گو باشد. بر اساس دستورالعمل‌های فنی، چهار عامل کلیدی در تعیین ظرفیت و انتخاب دیگ بخار نقش دارند: مقدار بخار مصرفی، فشار کاری مورد نیاز، بازده دیگ و بازده سیستم
. تعیین اندازه‌ی دیگ در واقع تعیین ظرفیتی است که بتواند پاسخگوی همزمان تمامی مصرف‌کننده‌های بخار متصل به آن باشد
. به بیان دیگر، باید مجموع مصرف بخار دستگاه‌های پایین‌دست را محاسبه کرده و دیگی با ظرفیت نرخ بخاردهی کمی بالاتر از آن انتخاب نمود تا کمبودی ایجاد نشود.
علاوه بر نرخ تولید بخار، فشار کاری مورد نیاز نیز در انتخاب بویلر مؤثر است. استانداردهای جهانی (مانند ASME) دیگ‌های بخار را به دو دسته کلی فشار پایین و فشار بالا طبقه‌بندی می‌کنند. به طور معمول، دیگ بخار فشار پایین به دیگی اطلاق می‌شود که فشار طراحی آن حداکثر ۱۵psi (حدود ۱ اتمسفر بالای فشار محیط) باشد و برای کاربردهای گرمایشی کوچک یا رطوبت‌زنی استفاده می‌شود. دیگ بخار فشار بالا برای فشارهای بیش از ۱۵psi طراحی می‌گردد و در مصارف صنعتی و ظرفیت‌های بالاتر کاربرد دارد
. هنگام انتخاب دیگ، باید اطمینان حاصل کرد که فشار کاری دیگ با الزامات فرایند یا سیستم سازگار باشد؛ مثلاً برای تأمین بخار مورد نیاز یک توربین یا استریلایزر بیمارستانی ممکن است به فشارهای بسیار بالاتر از ۱۵psi نیاز باشد. همچنین نوع سوخت مصرفی (گاز، گازوئیل، مازوت، برق) و محدودیت‌های فضا و محل نصب از دیگر عوامل انتخاب بویلر هستند.
در مجموع برای راهنمای انتخاب دیگ بخار مناسب، گام‌های زیر را مدنظر قرار دهید:
محاسبه بار حرارتی و بخار مورد نیاز:
تمام مصارف بخار/گرمایش را لیست کرده و جمع بزنید. واحد مناسب (مانند kg/hr یا kW) را برای بیان این ظرفیت به کار ببرید و حاشیه‌ای برای عدم قطعیت‌ها اضافه کنید.
تعیین نوع بویلر:
تصمیم بگیرید که آیا سیستم شما نیاز به بخار دارد یا آب داغ کافی است. (در بخش بعد تفاوت بویلر بخار و آب‌گرم بررسی شده است).
انتخاب فشار طراحی:
مطابق نیاز مصرف‌کننده نهایی بخار، فشار اشباع مورد نیاز را تعیین کنید. دیگ باید توان تولید بخار در آن فشار را داشته باشد.
بررسی محدودیت‌های فضا و سوخت:
ابعاد دیگ منتخب باید در فضای موتورخانه قابل نصب باشد و سوخت در دسترس (مثلاً گاز شهری) با مشعل دیگ سازگار باشد.
مطابقت با استانداردها:
تنها دیگ‌هایی را انتخاب کنید که دارای پلاک استاندارد و گواهینامه‌های لازم باشند (توضیح در بخش ایمنی). همچنین به راندمان دیگ توجه کنید؛ دیگ‌های جدیدتر راندمان بالاتر و در نتیجه مصرف سوخت کمتری دارند.
پس از تعیین ظرفیت و نوع بویلر، می‌توان کاتالوگ سازندگان مختلف را بررسی و مدلی که مشخصات مورد نظر (ظرفیت بخاردهی، فشار، ابعاد، راندمان و امکانات ایمنی) را تامین می‌کند برگزید
. در ادامه به تفاوت‌های بویلر بخار و بویلر آب‌گرم و تاثیر آنها در انتخاب می‌پردازیم.
مقایسه بویلرهای آب‌گرم و بخار (راهنمای انتخاب نوع دیگ)
دیگ‌های آب‌گرم (آب داغ) و دیگ‌های بخار هر دو به منظور تأمین انرژی حرارتی به‌کار می‌روند اما ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی دارند. در سیستم‌های گرمایشی آب‌گرم، سیال عامل آب مایع است که در دمای نسبتاً پایین (معمولاً زیر نقطه جوش) گردش می‌کند؛ در حالی که در سیستم‌های بخار، سیال عامل بخار آب در فشار و دمای بالاتر است. انتخاب بین این دو نوع بویلر وابسته به نیازهای کاربردی و ملاحظات فنی است. جدول زیر مقایسه‌ای بین بویلر بخار و بویلر آب‌گرم ارائه می‌دهد:
| ویژگی | بویلر بخار (دیگ بخار) | بویلر آب‌گرم (دیگ آب‌گرم) |
|---|---|---|
سیال عامل | بخار آب | آب داغ/گرم |
واحد ظرفیت متداول | کیلوگرم یا پوند بخار در ساعت؛ اسب بخار دیگ؛ کیلووات | کیلوکالری در ساعت؛ کیلووات |
دمای کاری معمول | وابسته به فشار بخار: مثلاً ~120°C در 2 بار، تا بالای 300°C در فشارهای خیلی بالا | معمولاً ≤100°C در سیستم فشار اتمسفری؛ تا ~130°C در سیستم‌های تحت فشار (آب داغ) |
فشار کاری | همیشه بالاتر از اتمسفر (مثلاً 1-10 بار در تأسیسات معمولی، بیشتر در صنایع بزرگ) | نزدیک به اتمسفر (چند بار برای آب داغ تحت فشار جهت جلوگیری از جوشش) |
بازده انرژی | حدود ۷۵–۸۵٪ برای نوع معمولی غیرچگالشی؛ حداکثر ~90٪ در طراحی‌های خاص | حدود ۸۰–۸۸٪ برای نوع معمولی؛ تا ~۹۵٪ در بویلرهای چگالشی (Condensing) |
انتقال حرارت | بسیار بالا به دلیل وجود گرمای نهان تبخیر در بخار که امکان انتقال انرژی زیادی را با جرم کم بخار فراهم می‌کند . بخار پس از تقطیر، گرمای نهان خود را آزاد می‌کند که برای گرمایش کارآمد است. | صرفاً از گرمای محسوس آب استفاده می‌شود که ظرفیت گرمایی ویژه بالایی دارد اما فاقد گرمای نهان است. بنابراین برای انتقال همان مقدار انرژی، دبی جرمی آب بیشتری نسبت به بخار نیاز است. |
تجهیزات جانبی | نیاز به تجهیزات بخار مانند تله‌های بخار، خطوط تقطیر و مخازن کندانس برای جمع‌آوری آب تقطیر شده و بازگرداندن آن به دیگ. همچنین وجود شیرهای کنترل فشار و شیرهای اطمینان ضروری است. | سیستم نسبتاً ساده‌تر؛ شامل پمپ‌های سیرکولاتور برای گردش آب، منبع انبساط برای کنترل انبساط حرارتی، و تجهیزات متعارف ایمنی (شیر اطمینان، شیر تخلیه اضطراری) می‌باشد. |
سهولت کنترل | کنترل فشار و دمای بخار دشوارتر است و برای تنظیم دبی بخار معمولاً باید از شیرهای کنترل و تجهیزات خودکار پیچیده‌تری استفاده شود. ضمن اینکه پاسخ سیستم به تغییر بار ممکن است با تأخیر باشد (به دلیل تغییر فاز آب/بخار). | کنترل دمای آب و نرخ جریان آن نسبتاً ساده‌تر و با پمپ‌ها و شیرهای ترموستاتیک انجام‌پذیر است. سیستم آب‌گرم رفتار خطی‌تری در مقابل تغییر بار حرارتی دارد و تنظیم آن پایدارتر است. |
ایمنی و خطرات | به علت فشار و دمای بالای بخار، خطرات بالقوه بیشتری دارد. انفجار دیگ بخار در صورت افزایش بیش از حد فشار یا نقص تجهیزات ایمنی بسیار مخرب است . نشت بخار می‌تواند باعث سوختگی شدید و آسیب شود . نیاز به اپراتور کاملاً آموزش‌دیده و سیستم‌های ایمنی متعدد (شیر اطمینان، کنترل‌کننده سطح آب، سوئیچ‌های فشار و غیره) دارد. | خطرات کمتری نسبت به بخار دارد اما همچنان ایمنی مهم است. در صورت افزایش بیش از حد دما یا فشار (در سیستم‌های تحت فشار)، احتمال ترکیدن لوله‌ها یا تجهیزات وجود دارد. آب داغ می‌تواند در تماس با هوا فلاش بخار شود و خطر آفرین باشد. با این حال، به طور کلی شدت انفجار آب‌گرم از بخار کمتر است. تجهیزات ایمنی مانند شیر اطمینان و ترموستات حد بالا ضروری‌اند. |
کاربردهای معمول | صنایع فرایندی (نفت و گاز، شیمیایی)، نیروگاه‌ها (تولید برق از بخار)، سیستم‌های گرمایش مرکزی در ساختمان‌های بزرگ قدیمی، تأمین بخار برای مصارفی نظیر استریل کردن بیمارستانی، آشپزخانه‌های صنعتی، خشکشویی‌ها، سوناهای بخار، چیلرهای جذبی و غیره. | گرمایش ساختمان‌ها و تأمین حرارت سیستم‌های تهویه مطبوع (شوفاژ)، آب‌گرم بهداشتی در ساختمان‌ها و صنایع، گرمایش استخرها و مصارف حرارتی تا محدوده دمای متوسط. اغلب در تأسیسات کوچک تا متوسط به کار می‌رود (موتورخانه‌های ساختمانی، گلخانه‌ها، گرمایش محلی). |
در کل، بویلر بخار زمانی انتخاب می‌شود که به دمای بالاتر یا انتقال حرارت بسیار زیادی نیاز باشد و/یا فرآیند مستقیماً با بخار کار کند. در مقابل، بویلر آب‌گرم برای گرمایش‌های غیرمستقیم (مانند گرم کردن فضاها یا آب مصرفی) که دمای خیلی بالا مورد نیاز نیست، گزینه مناسب‌تر و ایمن‌تری است. به عنوان مثال، در یک ساختمان اداری برای سیستم گرمایش و تهویه، استفاده از آب‌گرم به صرفه‌تر و آسان‌تر است؛ اما برای یک کارخانه مواد غذایی که به بخار زنده برای پخت‌وپز نیاز دارد، چاره‌ای جز به‌کارگیری دیگ بخار نیست.
نکته دیگر بحث راندمان و مصرف انرژی است. دیگ‌های آب‌گرم جدید می‌توانند به تکنولوژی چگالش گازهای دودکش مجهز شوند و راندمان را تا ~95٪ بالا ببرند
. در حالی که دیگ‌های بخار معمولاً به دلیل نیاز به دمای بالای آب تغذیه، امکان بهره‌گیری از چگالش کامل محصولات احتراق را ندارند و راندمان آنها پایین‌تر باقی می‌ماند (اغلب 80-85٪). بنابراین از دید بهره‌وری انرژی، در کاربردهای گرمایشی معمول که بخار ضرورت ندارد، آب‌گرم ترجیح داده می‌شود.
آموزش راه‌اندازی گام‌به‌گام دیگ بخار
راه‌اندازی صحیح و مرحله‌به‌مرحله‌ی یک دیگ بخار برای اطمینان از عملکرد ایمن و جلوگیری از تنش‌های حرارتی و حوادث بسیار حائز اهمیت است. در این بخش، مراحل راه‌اندازی دیگ بخار از وضعیت خاموش تا بهره‌برداری کامل شرح داده می‌شود:
بازرسی اولیه و آماده‌سازی:
پیش از هر چیز، دیگ و متعلقات آن را به صورت چشمی بررسی کنید. اطمینان یابید که هیچ شیء خارجی داخل دیگ باقی نمانده است (در صورت لزوم دریچه آدم‌رو را باز کرده و داخل دیگ را بازدید کنید و سپس آن را محکم ببندید)
. تمامی اتصالات، پیچ‌ها و واشرها (به خصوص درب‌های جلو و عقب دیگ و درب مشعل) را از نظر سفت بودن چک کنید
. همچنین وضعیت ظاهری مشعل را بازدید کرده و از نصب صحیح قطعاتی مثل فتوسل (چشم الکتریکی) اطمینان حاصل کنید
آبگیری دیگ و تنظیمات سطح آب:
قبل از روشن کردن مشعل، باید دیگ تا سطح کاری مناسب آبگیری شود. مطمئن شوید شیر اصلی تخلیه (blowdown) بسته و شیرهای ورود آب باز هستند. پمپ تغذیه را روشن کنید تا سطح آب در حدود میانی شیشه آبنما قرار گیرد. بسیاری از بویلرهای استاندارد مجهز به کنترل‌کننده‌های خودکار سطح آب هستند؛ اگر دیگ شما چنین سیستمی دارد، سطح‌های روشن/خاموش شدن پمپ و آلارم کم‌آبی را طبق توصیه سازنده چک و در صورت نیاز تنظیم کنید
. به طور معمول، سطح آب نرمال (NWL) در میانه شیشه آبنما علامت‌گذاری می‌شود و سوئیچ‌های پمپ طوری تنظیم می‌شوند که در حدود ۱۲ میلی‌متر بالاتر از این سطح پمپ خاموش (Pump Off) و در ۱۲ میلی‌متر پایین‌تر پمپ روشن (Pump On) گردد
. همچنین سوئیچ هشدار سطح بسیار پایین و قطع‌کن مشعل را تست کنید تا در صورت کاهش بیش از حد سطح آب، آلارم و خاموشی مشعل عمل کنند
آماده‌سازی سوخت و مشعل:
مسیر سوخت مشعل (گاز یا مایع) را بررسی کنید. تمامی شیرهای سوخت در مسیر رفت و برگشت را در وضعیت باز قرار دهید و در صورت استفاده از سوخت مایع، عمل هواگیری پمپ سوخت را انجام دهید تا هیچ هوایی در خطوط نباشد
. سیستم جرقه‌زن و الکترودهای جرقه را کنترل کنید. فیوزهای تابلو برق و سیستم‌های کنترلی را وصل و سلامت آنها را بررسی نمایید
. دمپر هوا را روی وضعیت اولیه (معمولاً بسته یا حداقل) تنظیم کنید.
روشن کردن دیگ (راه‌اندازی مشعل):
اکنون کلید مشعل را در حالت روشن قرار دهید. فن دمنده مشعل شروع به کار می‌کند و به مدت تعیین‌شده‌ای (معمولاً ۳۰ تا ۶۰ ثانیه) عملیات پرج (Pre-Purge) را انجام می‌دهد
. در این مرحله، دمپر هوا کامل باز می‌شود و هوای تازه، محفظه احتراق و دودکش را پاکسازی می‌کند
. پس از اتمام زمان پرج، دمپر هوا به وضعیت شعله کم بازمی‌گردد. سپس سیستم جرقه‌زن و شیر سوخت راه‌انداز (شمعک) وارد مدار شده و ایجاد جرقه می‌کند
. جریان سوخت و جرقه برای چند ثانیه توأماً برقرار می‌شوند تا شعله پایدار تشکیل شود
. پس از تشکیل شعله اصلی و پایدار، چشم الکتریکی باید شعله را تشخیص دهد و تایید کند، در این لحظه مشعل وارد وضعیت کار عادی می‌شود
. (در صورت عدم تشکیل شعله در زمان مقرر، سیستم کنترلی مشعل باید به صورت خودکار مشعل را خاموش کرده و آلارم دهد
. در این شرایط، اپراتور باید پس از پیدا کردن و رفع علت خاموشی اضطراری – مثلاً عدم رسیدن سوخت یا ایراد در جرقه‌زن – روند روشن‌سازی را از نو انجام دهد).
گرم کردن تدریجی دیگ:
در لحظات اولیه روشن شدن، دیگ سرد است؛ بنابراین نباید فوراً با شعله بزرگ و ظرفیت کامل کار کند چون تنش حرارتی زیادی به بدنه وارد می‌شود. اگر مشعل دارای حالت دوشعله یا مدولار است، مطمئن شوید ابتدا در ظرفیت پایین (شعله کم) کار کند
. شیر هواگیری بالای دیگ
یا شیر اطمینان را کمی باز بگذارید تا هوای محبوس در دیگ تخلیه شود. با گرم شدن آب، بخار تولید شده هوای داخل دیگ را از این مسیر خارج می‌کند. وقتی فشار بخار به حدود 0.5 تا 1 بار (مثلاً ~2bar یا 30psi) رسید و از شیر هواگیری بخار خالص خارج شد، می‌توانید آن شیر را ببندید
. از این مرحله به بعد، اگر نیاز به افزایش نرخ تولید بخار است می‌توان مشعل را به حالت خودکار یا شعله بزرگ‌تر تنظیم کرد. حین گرم شدن تدریجی، افزایش حجم آب را زیر نظر داشته باشید؛ ممکن است نیاز شود مقداری آب از شیر تخلیه پایین خارج کنید تا سطح آب در محدوده استاندارد بماند
(زیرا آب با گرم شدن انبساط می‌یابد).
رسیدن به فشار کاری و تنظیمات نهایی:
با ادامه کار مشعل، فشار دیگ به سمت فشار کاری تنظیم‌شده افزایش می‌یابد. عملکرد سوئیچ‌های فشار را زیر نظر داشته باشید. معمولاً دو سطح کنترل فشار وجود دارد: یکی سوئیچ کنترل کننده مدولاسیون مشعل که مثلاً وقتی فشار به 90٪ مقدار حداکثر رسید دستور کاهش شعله را می‌دهد، و دیگری سوئیچ حد (Limit) که در فشار کمی بالاتر از ماکزیمم، به عنوان پشتیبان، مشعل را به طور کامل خاموش می‌کند
. برای مثال اگر فشار کاری مورد نظر 10 بار است، ممکن است سوئیچ مدوله در 10 بار مشعل را به حالت کم‌فایر ببرد و سوئیچ حد در 11 بار آن را خاموش کند. اطمینان حاصل کنید این تنظیمات درست عمل می‌کنند. به محض رسیدن دیگ به فشار کاری مطلوب و پایدار شدن شرایط، شیر اصلی خروجی بخار که بخار را به شبکه لوله‌کشی هدایت می‌کند به آرامی و تدریجی باز کنید. این کار باید آهسته انجام شود تا لوله‌های سرد به‌تدریج گرم شوند و از ضربه‌ی قوچ (water hammer) جلوگیری گردد. با باز شدن این شیر، بخار به سمت مصرف‌کننده‌ها جاری می‌شود.
بهره‌برداری عادی:
در مرحله بهره‌برداری مداوم، وظیفه اپراتور مانیتور کردن پارامترهای کلیدی است. سطح آب دیگ را مرتب از روی آبنما چک کنید و مطمئن شوید پمپ تغذیه به درستی در حال حفظ سطح آب است
. فشار و دمای بخار را پایش کنید. رنگ شعله را از چشمی مشعل مشاهده نمایید (شعله باید پایدار و عاری از دود زیاد باشد). همچنین هر گونه نشتی در اطراف شیرها، فلنج‌ها و خطوط بخار یا آب را بررسی کنید. در طول کار دیگ، سیستم‌های ایمنی باید همیشه فعال باشند؛ برای مثال شیرهای اطمینان را هیچگاه از مدار خارج نکنید. در فواصل زمانی مناسب (طبق دستورالعمل سازنده، مثلاً روزانه یا هفتگی) شیرهای پایین‌زن (blowdown) را برای خارج کردن لجن و رسوبات کف دیگ به صورت کنترل‌شده باز کنید تا کیفیت آب دیگ حفظ شود.
توقف و خاموشی اضطراری (در صورت نیاز):
اپراتور باید با روش صحیح خاموش کردن دیگ نیز آشنا باشد. در مواقع عادی، کاهش تدریجی بار و خاموش کردن مشعل کافی است و سپس اجازه دهید دیگ خنک شده و فشار بخار به صفر برسد. اما در شرایط اضطراری (مثلاً بالا رفتن بی‌رویه فشار یا بروز نشتی شدید)، قطع سوخت مشعل و باز کردن سریع شیرهای اطمینان/هواگیری برای فروکش فشار لازم است. پس از خاموشی، حتماً منبع تغذیه برق و سوخت را ایمن کنید. هیچگاه تا زمانی که دیگ به طور کامل سرد نشده اقدام به تخلیه آب آن نکنید، چون اختلاف دمای شدید می‌تواند به قطعات آسیب بزند.
مراحل فوق یک راهنمای کلی برای راه‌اندازی بویلر بخار بود. جزئیات ممکن است بسته به نوع دیگ (فایرتیوب یا واترتیوب)، نوع مشعل، و سیستم کنترل متفاوت باشد. همواره دستورالعمل کارخانه سازنده را مرجع نهایی قرار دهید و مطابق آن عمل کنید. رعایت ترتیب و دقت در راه‌اندازی نه تنها عمر تجهیزات را افزایش می‌دهد بلکه از حوادث جدی مانند انفجار ناشی از اشتباه در راه‌اندازی جلوگیری می‌کند.
استانداردهای ایمنی و نکات ضروری در استفاده از دیگ بخار
استفاده ایمن از دیگ بخار مستلزم رعایت استانداردهای طراحی/ساخت و همچنین نکات عملیاتی و نگهداری دقیق است. به دلیل ماهیت تحت فشار بودن بویلرها، هر گونه سهل‌انگاری می‌تواند به حوادث بسیار خطرناک منجر شود. در این بخش به طور مختصر استانداردهای مهم ایمنی و نکات ایمنی دیگ بخار را مرور می‌کنیم.
استانداردهای طراحی و ساخت ایمنی
در ایران، طراحی، ساخت و بهره‌برداری دیگ‌های بخار تحت الزامات استانداردهای ملی اجباری قرار دارد. مهم‌ترین استاندارد، استاندارد ملی ۴۲۳۱ موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران است که مختص دیگ‌های بخار و آب داغ با ساختار جوش‌شده (پوسته‌ای) بوده و ترجمه‌ی استاندارد بریتانیایی BS 2790 می‌باشد
. طبق قوانین، کلیه‌ی دیگ‌های بخار فروخته‌شده باید مطابق این استاندارد ساخته شده و گواهی تأییدیه طراحی و کیفیت را دریافت کنند
. همچنین بازرسی در حین ساخت توسط شرکت‌های بازرسی معتبر الزامی است تا از کیفیت جوش‌ها، متریال و مونتاژ اطمینان حاصل شود
. علاوه بر ۴۲۳۱، استاندارد ملی ۷۹۱۱ برای دیگ‌های آب‌گرم/آب‌داغ تدوین شده (معادل BS 855) که آن نیز اجباری است
. استاندارد دیگری با شماره 22156 (معادل استاندارد اروپایی EN 12953) اخیراً جایگزین ۴۲۳۱ شده که جدیدترین الزامات دیگ‌های فولادی پوسته‌ای را پوشش می‌دهد
. این استانداردهای طراحی، محدوده تنش‌های مجاز، ضخامت جداره، نوع اتصالات، تجهیزات ایمنی ضروری و تست‌های هیدرواستاتیک را مشخص می‌کنند. بنابراین اولین گام ایمنی در بهره‌برداری دیگ بخار، اطمینان از استاندارد بودن ساختار آن و داشتن پلاک معتبر استاندارد و پلاک بازرسی اولیه است.
علاوه بر استاندارد ساخت، استانداردهای بهره‌برداری و بازرسی ادواری نیز برای بویلرها وجود دارد. مثلاً آیین‌نامه‌های موسسه استاندارد ایران و سازمان‌های بیمه‌کننده، انجام بازرسی سالیانه دیگ بخار توسط بازرس مجاز را الزامی کرده‌اند. در این بازرسی‌ها مواردی چون عملکرد شیر اطمینان، ضخامت سنجی جداره جهت کشف خوردگی، سالم بودن لوله‌ها، وضعیت مشعل و تجهیزات کنترلی بررسی می‌شود. رعایت این دوره‌های بازرسی و رفع عیوب احتمالی کشف‌شده، نقش به‌سزایی در پیشگیری از حوادث دارد.
نکات ایمنی ضروری در بهره‌برداری از دیگ بخار
در کنار استانداردهای رسمی، اپراتورها و مدیران تأسیسات باید مجموعه‌ای از نکات ایمنی و شیوه‌های صحیح بهره‌برداری را همواره مد نظر داشته باشند. مهم‌ترین نکات ایمنی در کار با دیگ بخار عبارت‌اند از:
آموزش پرسنل و اپراتور:
تنها افراد آموزش‌دیده و آشنا به عملکرد دیگ بخار باید مسئول راه‌اندازی و بهره‌برداری آن باشند. یک اپراتور ناآشنا ممکن است به اشتباه تجهیزات ایمنی را دستکاری یا از مدار خارج کند که می‌تواند عواقب خطرناکی داشته باشد
. بنابراین سرمایه‌گذاری در آموزش تخصصی اپراتورها و صدور دستورالعمل‌های مدون داخلی ضروری است.
کنترل روزانه‌ی آب و فشار:
قبل از روشن کردن دیگ و در حین کار، سطح آب داخل دیگ باید چک شود. کمبود آب می‌تواند به سوختن لوله‌ها و انفجار منجر شود. وجود سیستم‌های قطع‌کن خودکار مشعل در صورت پایین رفتن سطح آب حیاتی است. همچنین فشارسنج دیگ باید همواره خوانده شود تا از محدوده مجاز بالاتر نرود. هر روز صبح شیرهای تخلیه‌ی پایین (blowdown) را برای چند ثانیه باز کنید تا رسوبات ته‌نشین‌شده و آب كثیف خارج گردد. این کار مانع تشکیل رسوب ضخیم و کاهش انتقال حرارت می‌شود.
عملکرد صحیح تجهیزات ایمنی:
دیگ‌های بخار به انواع تجهیزات ایمنی مجهزند تا عملکرد ایمن داشته باشند
. مهم‌ترین آنها شیر اطمینان (سوپاپ اطمینان) است که باید به صورت دوره‌ای آزمایش شود. این شیر معمولاً در فشاری حدود ۱۰٪ بالاتر از فشار کاری باز شده و بخار اضافی را تخلیه می‌کند تا از افزایش بیش از حد فشار جلوگیری شود. هرگز شیر اطمینان را دستکاری یا از مدار خارج نکنید. کنترل‌کننده‌های فشار (پرشرسوئیچ‌ها) و ترموستات‌ها نیز باید به طور منظم کالیبره و تست شوند. شیشه آبنما و سیستم‌های کنترل سطح آب (فلوترها یا پروب‌ها) را تمیز نگه دارید و از سالم بودنشان مطمئن شوید.
کیفیت آب و رسوب‌زدایی منظم: آب تغذیه دیگ باید دربرداری‌شده (دی‌یونیزه یا سختی‌گیری‌شده) باشد تا از تشکیل رسوب و خوردگی جلوگیری شود. استفاده از مواد شیمیایی مناسب (مانند اکسیژن‌زدا، فسفات‌ها و بازدارنده‌های خوردگی) تحت نظارت متخصص آب‌شیمی توصیه می‌شود. علاوه بر این، به صورت دوره‌ای داخل دیگ را بازرسی و رسوب‌زدایی کنید
. رسوبات روی سطوح حرارتی مانند لوله‌ها موجب کاهش انتقال حرارت و نقاط داغ می‌شوند که خطر سوختگی پره‌ها و لوله و آسیب جدی به دیگ را در پی دارد. یک برنامه شستشوی شیمیایی و مکانیکی منظم (مثلاً سالانه) برای دیگ در نظر بگیرید.
بازرسی خوردگی و عمر قطعات:
خوردگی، به‌ویژه در نقاطی که آب و فلز و اکسیژن با هم در تماس‌اند، می‌تواند به تدریج ضخامت جداره‌ها را کم کند و استحکام دیگ را کاهش دهد
. ضمن کنترل شیمی آب، هر از چند گاهی بازرسی چشمی و تست‌های غیرمخرب (اولتراسونیک، ضخامت‌سنجی) روی بخش‌های تحت فشار انجام دهید. اگر خوردگی شدید یا ترک مشاهده شد، تا رفع کامل عیب از سرویس دادن دیگ خودداری کنید.
عایق‌کاری و تهویه مناسب:
عایق‌بندی سطح خارجی دیگ بخار و لوله‌های خروجی آن بسیار مهم است. عایق مناسب هم موجب کاهش اتلاف انرژی و افزایش راندمان می‌شود و هم دمای محیط موتورخانه را در حد ایمن نگه می‌دارد
. دمای بالای سطوح بدون عایق می‌تواند باعث سوختگی کارکنان شود. همچنین موتورخانه باید دارای تهویه کافی باشد تا اکسیژن مورد نیاز احتراق تامین و گازهای حاصل (مانند CO₂) به خوبی خارج شوند. تجمع گازهای سوختی یا کمبود هوای تازه می‌تواند به مسمومیت با گازهای سمی (مثل مونوکسیدکربن) منجر شود
ایمنی مشعل و سوخت:
مشعل گازسوز یا گازوئیل‌سوز دیگ بخار باید به صورت منظم سرویس شود. فیلترهای سوخت تمیز شوند و الکترودهای جرقه تنظیم گردند. از عدم نشت سوخت در اتصالات اطمینان حاصل کنید. سنسورهای شعله (فتوسل یا پراب یونیزاسیون) را تمیز کنید تا درست شعله را تشخیص دهند. سیستم مشعل مجهز به شیرهای برقی ایمنی است که در صورت خاموش شدن شعله یا قطع برق، مسیر سوخت را می‌بندند؛ صحت عملکرد این شیرها حیاتی است. نشت سوخت یا بخار سوخت در موتورخانه می‌تواند با یک جرقه کوچک موجب آتش‌سوزی شود
، بنابراین اتصالات و شیلنگ‌های سوخت را مرتب وارسی کنید.
آمادگی برای شرایط اضطراری:
برای دیگ بخار، سناریوهای اضطراری مختلف را پیش‌بینی کنید و برای هر کدام چک‌لیست یا دستورالعمل داشته باشید. مثلاً اگر فشار به شکل کنترل‌ناپذیر بالا رفت، چه کنید (معمولاً بستن مشعل و باز کردن دستی شیر اطمینان)؛ یا اگر نشت بخار وسیع رخ داد چگونه منطقه را ایمن و دیگ را خاموش کنید. کارکنان را برای مقابله با این شرایط آموزش دهید و تجهیزات حفاظت فردی (نظیر دستکش و شیلد عایق حرارت) در موتورخانه داشته باشید. سیستم اعلام و اطفاء حریق (شامل حسگرهای دود/حرارت و کپسول‌های آتش‌نشانی) در محل نصب دیگ ضروری است.
با رعایت موارد بالا، می‌توان ریسک‌های کار با یک بویلر بخار را به حداقل رساند. به یاد داشته باشید که حوادثی نظیر انفجار دیگ بخار، هر چند نادر، اما بسیار ویرانگر هستند
. علل رایج انفجار شامل افزایش بیش از حد فشار، از کار افتادن شیر اطمینان، خوردگی و ضعف ساختار دیگ یا خطای انسانی می‌باشد
. همچنین نشت بخار پرفشار می‌تواند منجر به سوختگی‌های شدید یا حتی خفگی شود
. بنابراین ایمنی را در اولویت قرار داده و هیچگاه اقدامات پرخطر انجام ندهید. دیگ بخار قلب تپنده‌ی سیستم حرارتی شماست؛ با رفتار ایمن و نگهداری صحیح، می‌توان سال‌ها از مزایای آن به دور از حادثه بهره‌مند شد.
اشتراک گذاری
