دیگ بخارچیست؟

 

دیگ بخار، دستگاهی است که از طریق گرم کردن آب، بخار با فشار بالا تولید می‌کند. این بخار می‌تواند برای مصارف مختلفی از جمله تولید برق، گرمایش فضا، پیش‌رانش کشتی‌ها و لوکوموتیوها و فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. دیگ‌های بخار در اندازه‌ها و ظرفیت‌های مختلف، از نمونه‌های کوچک خانگی تا واحدهای عظیم صنعتی موجود هستند.

تاریخچه دیگ بخار

اولین دیگ بخار شناخته شده توسط "هِرُن اسکندریه" در قرن اول میلادی اختراع شد. این دستگاه ساده از یک ظرف فلزی تشکیل شده بود که آب در آن گرم و به بخار تبدیل می‌شد. در طول قرون وسطی، از دیگ‌های بخار برای پمپاژ آب از معادن استفاده می‌شد.

در قرن هجدهم، "توماس نیوکامن" مهندس انگلیسی، موتور بخار را اختراع کرد که از دیگ بخار برای تولید بخار جهت به حرکت درآوردن پیستون و انجام کار استفاده می‌کرد. اختراع موتور بخار، انقلاب صنعتی را به ارمغان آورد و منجر به توسعه ماشین آلات و ابزارهای جدیدی شد که به نوبه خود باعث افزایش بهره‌وری و تحولات عظیمی در بسیاری از زمینه‌ها شد.

در قرن نوزدهم، "جیمز وات" موتور بخار را ارتقا داد و آن را کارآمدتر کرد. این امر منجر به استفاده گسترده از دیگ‌های بخار در کشتی‌ها، لوکوموتیوها و کارخانه‌ها شد.

در قرن بیستم، با ظهور موتورهای احتراق داخلی و توربین‌های گازی، استفاده از دیگ‌های بخار تا حدودی کاهش یافت. با این حال، دیگ‌های بخار همچنان در بسیاری از کاربردها، از جمله تولید برق، گرمایش فضا و فرآیندهای صنعتی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع دیگ‌های بخار

دیگ‌های بخار را می‌توان بر اساس نوع سوخت، روش تولید بخار و سایر ویژگی‌ها دسته‌بندی کرد.

• بر اساس نوع سوخت:
• دیگ‌های بخار زغال‌سنگی: از زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنند.
• دیگ‌های بخار نفتی: از نفت به عنوان سوخت استفاده می‌کنند.
• دیگ‌های بخار گازی: از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می‌کنند.
• دیگ‌های بخار هسته‌ای: از انرژی هسته‌ای برای گرم کردن آب استفاده می‌کنند.
• بر اساس روش تولید بخار:
• دیگ‌های بخار آب‌لوله: لوله‌هایی از آب در داخل محفظه احتراق قرار دارند و گرمای حاصل از احتراق آب را به بخار تبدیل می‌کند.
• دیگ‌های بخار آتش‌لوله: محفظه احتراق در داخل لوله‌های آب قرار دارد و گرمای حاصل از احتراق به طور مستقیم آب را به بخار تبدیل می‌کند.
• دیگ‌های بخار فلاش: از بخار حاصل از فرآیندهای صنعتی دیگر به عنوان منبع تغذیه استفاده می‌کنند.

نحوه عملکرد دیگ بخار

در یک دیگ بخار معمولی، آب از طریق پمپ به داخل مخزن دیگ هدایت می‌شود. سپس آب توسط گرمای حاصل از احتراق سوخت گرم می‌شود. این گرما می‌تواند از طریق مشعل، لوله‌های آتشین یا سایر روش‌ها به آب منتقل شود.

هنگامی که آب به دمای کافی می‌رسد، به بخار تبدیل می‌شود. بخار با فشار بالا از مخزن دیگ خارج شده و به سمت توربین یا سایر تجهیزات هدایت می‌شود. در توربین، بخار به پره‌های توربین برخورد می‌کند و باعث چرخش آنها می‌شود. چرخش توربین می‌تواند برای تولید برق، به حرکت درآوردن ماشین آلات یا انجام سایر کارها استفاده شود.

کاربردهای دیگ بخار

• تولید برق: دیگ‌های بخار منبع اصلی تولید برق در بسیاری از نقاط جهان هستند. بخار تولید شده توسط دیگ‌های بخار توربین‌های ژنراتور را به حرکت در می‌آورد و برق تولید می‌کند.
• گرمایش فضا: دیگ‌های بخار می‌توانند برای گرم کردن ساختمان‌ها، خانه‌ها و سایر سازه‌ها استفاده شوند. بخار داغ از طریق لوله‌کشی در ساختمان‌ها جریان می‌یابد و گرمای خود را به رادیاتورها یا سایر مبدل‌های حرارتی منتقل می‌کند.
• فرآیندهای صنعتی: دیگ‌های بخار در طیف گسترده‌ای از فرآیندهای صنعتی از جمله تولید مواد شیمیایی، پالایش نفت، تولید کاغذ و .. مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای دیگ بخار

• راندمان بالا: دیگ‌های بخار می‌توانند به راندمان‌های حرارتی بالایی دست پیدا کنند، به این معنی که بخش قابل توجهی از انرژی گرمایی سوخت به بخار تبدیل می‌شود.
• قابلیت اطمینان بالا: دیگ‌های بخار به طور کلی عمر طولانی و نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند.
• تنوع در کاربردها: دیگ‌های بخار را می‌توان برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله تولید برق، گرمایش فضا و فرآیندهای صنعتی استفاده کرد.
• قابلیت سوخت‌های مختلف: دیگ‌های بخار می‌توانند از سوخت‌های مختلفی از جمله زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی و انرژی هسته‌ای استفاده کنند.

معایب دیگ بخار

• هزینه اولیه: دیگ‌های بخار معمولاً گرانتر از سایر سیستم‌های گرمایشی هستند.
• آلایندگی: دیگ‌های بخار می‌توانند آلاینده‌هایی از جمله دود، اکسیدهای نیتروژن و گوگرد را منتشر کنند.
• خطرات ایمنی: دیگ‌های بخار تحت فشار بالا کار می‌کنند و در صورت عدم کارکرد صحیح، می‌توانند خطرناک باشند.

آینده دیگ بخار

با وجود پیشرفت‌هایی که در زمینه‌های دیگر تولید انرژی مانند توربین‌های گازی و انرژی‌های تجدیدپذیر حاصل شده است، دیگ‌های بخار همچنان نقش مهمی در تولید برق و تامین گرمایش ایفا می‌کنند. تحقیقات و توسعه در حال انجام برای بهبود کارایی و کاهش آلایندگی دیگ‌های بخار است.

همچنین، دیگ‌های بخار نقش مهمی در توسعه فناوری‌های جدید مانند جذب کربن و ذخیره‌سازی آن (CCS) ایفا می‌کنند. CCS می‌تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای از دیگ‌های بخار و سایر منابع صنعتی کمک کند.

نکات مهم در انتخاب دیگ بخار

• ظرفیت گرمایشی: باید با توجه به نیاز گرمایشی شما انتخاب شود.
• نوع سوخت: دیگ‌های بخار می‌توانند از سوخت‌های مختلفی استفاده کنند. نوع سوخت را با توجه به در دسترس بودن و هزینه سوخت در منطقه خود انتخاب کنید.
• راندمان حرارتی: هر چه راندمان حرارتی بالاتر باشد، مصرف سوخت کمتر و هزینه‌های عملیاتی پایین‌تر خواهد بود.
• آلایندگی: دیگ‌های بخار با آلایندگی کمتری را انتخاب کنید.
• ایمنی: از انتخاب دیگ بخاری که دارای استانداردهای ایمنی لازم باشد اطمینان حاصل کنید.