دیگ آبگرم (hot water boiler)

دیگ آبگرم (hot water boiler)
انواع اصلی دیگ آب گرم:

در این مورد بایستی به استانداردها و قوانین زیر توجه داشت:

- DIN 4702 دیگ آب گرم

- DIN 4794 کوره هوای گرم ثابت

- DIN 18890-18895 کوره لعابی و همیشه سوز با سوخت جامد

- TRD 702 دیگ های بخار

- دستورالعمل سیستمهای گرمایش (HeizAnlV) و

- قانون جلوگیری از آلودگی هوای دولت آلمان (BimSchG)


DIN 4702 دیگ ها را به چند دسته تقسیم کرده است که بر اساس نوع سوخت و نیز شرایط کاربرد، این تقسیم بندی معتبر می باشد:

• دیگ آب گرم با سوخت مایع و سوخت گازی (دیگ مخصوص گازسوز/گازوئیل سوز) مناسب برای سوخت های مایع و گازی مجهز به مشعل دمنده دار.

• دیگ مخصوص گازسوز، مناسب برای سوخت های گازی، که به مشعل بی دمنده (مشعل اتمسفری) مجهز است.

• دیگ های با سوخت جامد، دیگ های مخصوصی هستند که فقط برای سوخت های جامد مناسب اند.

• دیگ های چند گانه سوز، برای استفاده از سوخت های جامد، مایع و گازی مناسب اند و مجهز به مشعل دمنده داری هستند که برای تغییر سوخت آنها از جامد به مایع یا گاز و یا برعکس، نیازی به ایجاد تغییر در سیستم آنها نیست.

• دیگ های با مکش طبیعی دیگ هایی هستند که در محفظه احتراق آنها خلا وجود دارد، یعنی مکش (ناشی از دودکشی) بایستی برای غلبه بر افت فشار های فضای احتراق، کافی باشد.

• دیگ های با فشار بالا دیگ هایی هستند که در محفظه احتراق آنها فشار بالاست، یعنی به کمک فشار بالایی که دمنده تامین می کند بر مقاومت های داخل دیگ چیرگی حاصل می شود. به همین دلیل در این دیگ ها سرعت جریان بالاست (در نتیجه گرمادهی بهتر است) این فشار بالا بایستی در خروجی دود دیگ به صفر برسد (حذف ایستگاه بام). این سیستم مستقل از مکش دودکش کار می کند.

مطابق دستورالعمل سیستم های گرمایشی و DIN 4702 دیگ های آب گرم به شرح زیر دسته بندی می شوند.

• دیگ آب گرم استاندارد،

• دیگ آب گرم کم دما و

• دیگ چگالشی.

همچنین مقادیر مشخصه دیگ های تعریف شده اند، برای مثال:

• توان گرمایی QL مقدار گرمای مفیدی که دیگ در واحد زمان به سیال می دهد.

• توان گرمایی نامی QNL توان دائمی دیگ که شازنده مصابق DIN 4702 مشخص می کند.

• محدوده توان گرمایی، محدوده ای است که سازنده دیگ مطابق DIN 4702 مشخص می کند (دیگ در آن محدوده توانی قابل تنظیم است) بالاترین مقدار این محدوده، توان گرمایی نامی است.

• توان گرمایی احتراق QB مقدار گرمایی است که از سوخت به دیگ انتقال می یابد (گرمای حاصل از احتراق) و به ارزش گرمایی سوخت بستگی دارد. این کمیت به توان احتراق نیز معروف است.

• توان گرمایی نامی احتراق QNB، توان دائمی که سازنده مطابق DIN 4702 برای دیگ مشخص می کند.

• کارآیی دیگ Kŋ عبارت است از نسبت مقدار گرمای مفید به مقدار گرمای داده شده.

• بازده استاندارد Kŋ یک مقدار استاندارد شده است که با آن میزان استفاده از انرژی و در نتیجه به صرفه بودن دیگ از لحاظ اقتصادی در یک دوره زمانی معین گرمایش بیان می شود. مقادیر این کمیت در 5 نقطه کاری (63% . 48% . 39% . 30% . 13%) قرار می گیرند.

• دمای دود Kυ دمای اندازه گیری شده دود در داخل دودکش است.

• اتلاف دود qA بخشی از گرماست که از طریق دود به هدر می رود و

• اتلاف گرمای نهفته در دیگ qA بخشی از گرما، که برای حفظ دمای معینی در دیگ لازم است.

الزامات فنی دیگ مطابق DIN 4702 «توان گرمایی، کارآیی دیگ، مقاومت اصطکاکی داخل دیگ، فشار لازم برای غلبه بر مقاومت ها، بازده استاندارد و اتلاف گرمای نهان در دیگ» مقادیر حداقلی هستند که بایستی در آزمون استاندارد رعایت شده باشند. مقادیر الاینده موجود در دود نیز، حدودی دارند که بایستی رعات شوند.
ساختمان دیگ بایستی به گونه ای باشد که هم جریان دود و محصولات احتراق، (همچنین سیال مربوطه) از آن به آسانی برقرار شود و هم احتراق بهینه، توام با صرفه جویی انرژی و کم آلاینده باشد.
دیگ های مخصوص گازسوز/گازوئیل سوز:

دیگ های مخصوص گازسوز/گازوئیل سوز به مشعل دمنده دار مجهزند. با استفاده از مشعل گازوئیل سوز، سوخت آماده احتراق می شود (یعنی به شکل بخار آماده احتراق در می آید). این کار با پاشش یا اتمیزه کردن سوخت صورت می گیرد.
به کمک تجهیزات مخصوص اختلاط سوخت و هوا، که عبارتند از قسمت های هدایت کننده و افزاینده فشار دینامیکی هوا، افشانک و مجرای احتراق، سوخت با هوای احتراق (با کمترین درصد هوای اضافی) مخلوط می شود. اغلب تمام تجهیزات به صورت مجموعه ای واحد ساخته می شوند.

در نتیجه اختلاط سوخت وهوا در یک مجاری اختلاط، برای مثال سیستم اختلاط موشکی یک شعله آبی رنگ پدید می آید. مشعلی که دارای این سیستم است مشعل آبی گفته می شود. با برگرداندن مقداری از گازهای احتراق به مخلوط هوا و سوخت، می توان مقدار اکسیدهای نیتروژن (NOxها) را به حداقل رساند.
تا اینجا فقط یک شعله تشکیل شده است. بنابراین یکی از مهمترین لوازم احتراق بهینه، شکل احتراق (یعنی محفظه احتراق یا هندسه بهینه) است. گرمادهی در فضای احتراق بیشتر به وسیله تابش روی می دهد.

شعله مشعل باید به گونه ای تنظیم شود که احتراق به صورت کامل و بدون هوای اضافی انجام پذیرد. شعله بایستی برای احتراق جای کافی داشته باشد. محفظه های احتراق خیلی کوچک سبب خرابی شعله می شوند. در این صورت دیواره سرد دیگ سبب سرد شدن زودرس شعله می شوند که احتراق ناقص و پرآلاینده را پدید می آورند.
اگر محفظه احتراق خیلی بزرگ باشد شعله به وسیله حجم زیاد هوای پیرامونی، سرد خواهد شد.

در سطوح مبادله گرمای بعدی، گرما از طریق جابجایی به آب گرم داده می شود. بسته به بزرگی این سطوح، لازم است دمای دود از 80 تا 200 درجه سانتی گراد باشد.
در دیگ های کم دما ممکن است تحت شرایط کاری خاصی، برای نمونه در حالت استارت، دمای محصولات احتراق به کمتر از دما نفطه شبم برسد و در نتیجه در دیگ، تقطیر رخ دهد. به همین دلیل باید محفظه احتراق مناسبی طراحی شود و یا با افزایش دمای آب برگشتی از این پدیده جلوگیری شود.

دیگ مخصوص گازسوز بی دمنده:

دیگ مخصوص گازسوز بی دمنده، که به دیگ آتمسفری نیز معروف است برای محدوده های توانی کوچک و متوسط تا حدود 200 کیلووات مناسب است. مشعل این دیگ ها عمدتا به دو شکل مشعل های ساده (دیفیوژنی) و مشعل های تزریقی (که فقط نوع تزریقی آن کاربرد دارد) وجود دارند.
در مشعل تزریقی گاز با فشار افشانک خارج می شود و هوای احتراق (هوای اولیه) را به داخل لوله تزریق یا ونتوری می کشد. درنتیجه مخلوط هوا و گاز پدید می آید. این محصول سپس محترق می شود. هوای ساکن اطراف مشعل (هوای ثانویه) از محیط به اندازه کافی به درون شعله کشیده می شود. شکل این شعله با شعله مشعل دمنده دار فرق می کند و درنتیجه محفظه احتراق این مشعل دارای الزامات دیگری است. معمولا احتراق روی شعله پخش کن رخ می دهد به گونه ای که شعله های زیاد، ولی کوتاهی پدید می آیند که نوعی شعله فرش تشکیل می دهند.

در این مشعل، محفظه احتراق می تواند کوچک و کم حجم باشد، البته به گونه ای که همه شعله ها بدون مزاحمت شکل بگیرند و برای کامل بودن احتراق هوای ثانویه لازم به همه آنها برسد.
توان حداقل هر شعله پخش کن، برای احتراق فاقد Nox از 5 تا 20 کیلو وات است.
برای کاهش اکسید های نیتروژن، که در احتراق بالای 1400 درجه سانتی گراد رخ می دهد بایستی شعله به روش های زیر خنک شود:

• خنک سازی شعله پخش کن با برگشت دان هوای گرم.

• نصب شعله پخش کن های خنک (روکش Lownox)

• ایجاد شعله های کوچک زیاد با گرما دهی تابشی بیشتر (شعله های قارچی شکل، روش Lownox-plus مشعل ماتریسی).

• احتراق به کمک کاتالیزور. برای مثال سطوح سرامیکی (مشعل Alzeta، مشعل Monolith)

مشعل گازسوز دمنده دار:

برخلاف مشعل های بی دمنده (که در آن اختلاط هوا و گاز بخوبی انجام نمی شود) در مشعل های دمنده دار، مخلوطی حاوی کل هوای مورد نیاز برای احتراق، تشکیل می شود. در نتیجه در همه شعله ها، هوا به نسبتی یکسان وجود دارد.
اصولا به دلیل بسته بودن اتاق احتراق، این مخلوط به کمک دمنده تهیه می شود. با این همه فرآیند اختلاط چندان پایدار نیست.
مشعل دمنده دار تکامل مشعل بی دمنده است.

مخلوط هوا و گاز معمولا به وسیله تنظیم کننده ترکیب هوا و گاز، تنظیم می شود (یعنی هرگاه تغییری در دمای آب خروجی دیگ پیش آید، سرعت دوران دمنده تغییر می کند). با ایجاد اختلاط فشار در یک روزنه اندازه گیری (اوریفیس)، مقدار گاز و در نتیجه توان مشعل تنظیم می شود. از دیگر مزیت های این مشعل شکل شعله آن است که آلاینده های کمی تولید می کند. مقادیر احتراق دقیق مشخص شده اند و قابل تغییر نیستند.
از این مشعل به ویژه در گرمایش تابشی سقفی (مشعل تابشی فرو سرخ)، دیگ های دیواری چگالشی با توانی بالغ بر 40 کیلووات و دیگ های ایستاده (زمینی) با توانی بالغ بر 100 کیلووات استفاده می شود.