دیگ بخار واترتیوب

نیروگاه ‌های حرارتی به عنوان یکی از اصلی ‌ترین منابع تولید انرژی الکتریکی با استفاده از دیگ ‌های بخار واتر تیوب با تولید بخار پر فشار و پر حرارت بخار انرژی لازم برای به حرکت درآوردن توربین‌ های بخار و راه اندازی ژنراتورها را فراهم می ‌کند. سوپرهیتر در دیگ بخار واتر تیوب یک مبدل حرارتی است که بخار جمع شده از دیگ بخار را گرم ‌تر می‌ کند و آن را به بخار سوپرهیت تبدیل می‌ کند. بخار سوپرهیت بخاری است که دمای آن بالاتر از دمای بخار خروجی اولیه دارد
استفاده از بخار سوپرهیت در توربین ‌های بخار باعث افزایش راندمان سیکل ترمودینامیکی می‌شود چرا که بخار سوپرهیت انرژی بیشتری دارد و می‌تواند کار بیشتری انجام دهد و بخار سوپرهیت خشک است و مشکل خوردگی اجزا دستگاه را حل می کند
نحوه کارکرد سوپر هیتر:
آب در دیگ بخار گرم شده و به بخار اشباع تبدیل می‌ شود بخار اشباع به بخاری گفته می شود که دمای جوش خود قرار دارد و از درام یا مخزن اصلی دیگ بخار خارج شده و وارد سوپرهیتر می‌ شود تا در داخل لوله ‌های سوپرهیتر جریان پیدا کند و این لوله‌ ها در معرض گازهای داغ حاصل از احتراق سوخت در دیگ بخار قرار بگیرند پس از جذب حرارت گرم ‌تر می ‌شوند و به بخار سوپرهیت تبدیل می ‌شود بخار سوپرهیت از سوپرهیتر خارج شده و به سمت توربین بخار یا سایر مصرف‌کننده‌ های بخار هدایت می‌ شود
انواع سوپرهیتر:
سوپرهیتر تابشی :این نوع سوپرهیتر در معرض مستقیم تابش حرارتی شعله قرار دارد دمای بالاتری دارد و برای تولید بخار سوپرهیت با دمای بالا مناسب است

سوپرهیتر جابجایی :در معرض جریان گازهای داغ حاصل از احتراق قرار دارد و دمای آن نسبت به سوپرهیتر تابشی کمتر است
سوپرهیتر ترکیبی :سوپرهیتر ترکیبی از سوپرهیتر تابشی و جابجایی است
اجزا سوپر هیتر:

1. لوله‌ها: بخار از داخل این لوله ‌ها عبور کرده و حرارت مورد نیاز را از گازهای داغ حاصل از احتراق سوخت در دیگ بخار جذب لوله‌ ها به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:
• لوله ‌های تابشی: بخار در معرض تابش مستقیم شعله‌ ها و حرارت حاصل از احتراق می باشد
• لوله‌ های جابجایی: حرارت به شکل انتقال گرما توسط جریان گازهای داغ به بخار است

2. هدر ها :هدرها لوله ‌های بزرگتری هستند که در ابتدا و انتهای سوپرهیتر قرار گرفته اند این هدرها به‌عنوان جمع‌کننده بخار عمل کرده و بخار را از لوله ‌های مختلف سوپرهیتر جمع کرده و سپس به سمت سیستم ‌های دیگر هدایت می‌ کند
3. کوره یا محفظه سوپرهیتر:کوره وظیفه حفاظت از لوله‌ها و هدرها در برابر آسیب‌ های ناشی از فشار و دما را دارد
4. اتصالات ورودی و خروجی :این اتصالات برای وارد کردن بخار از دیگ بخار به سوپرهیتر و همچنین خروج بخار سوپرهیت به سمت مصرف‌ کننده طراحی شده‌ اند
5. نگهدارنده‌ها:لوله‌ ها و سایر اجزای سوپرهیتر نیاز به پشتیبانی دارند تا در برابر فشار ناشی از جریان گازها در محل خود ثابت باشند
6. سیستم کنترل دما:سوپرهیترها مجهز به سیستم‌های کنترلی برای نظارت و تنظیم دمای بخار سوپرهیت هستند که شامل ترمومترها، ترموکوپل ‌ها و کنترلرهای دما است
7. سیستم‌ های خنک‌کاری :برای جلوگیری از آسیب به اجزای سوپرهیتر در دماهای بسیار بالا ممکن است از سیستم ‌های خنک ‌کاری استفاده شود
مزایا:
• افزایش راندمان تولید برق
• کاهش خوردگی
• افزایش عمر تجهیزات
• بهبود کنترل پذیری
• کاهش تلفات حرارتی
• کاهش هزینه‌ های عملیاتی

دیگ بخار واتر تیوب نوعی دیگ بخار است که در آن آب در داخل لوله ها جریان دارد و گاز های داغ حاصل از احتراق سوخت فسیلی در اطراف این لوله ها حرکت می کنند و باعث گرم شدن و در نتیجه بخار شدن آب می شوند
دیگ های بخار واتر تیوب هزینه ساخت بیشتری نصب به دیگ های بخار فایر تیوب دارند به دلیل راندمان بالا
اجزا دیگ بخار واترتیوب:
1. لوله :مهم ترین بخش دیگ بخار واترتیوب لوله هایی هستند که آب در آن ها جریان دارد این لوله ها در طرح های مختلف مستقسم،خمیده و پره دار و به صورت عمودی یا افقی در محفظه دیگ قرار می گیرند
2. درام بخار : در قیمت بالایی قرار می گیرد که بخار تولید شده در لوله های به آن وارد می شود و از آنجا به سمت مصرف کننده ها هدایت می شود درام بخار می تواند آب باقی مانده را از بخار جدا کند
3. کوره : قسمتی که حرارت حاصل از احتراق سوخت مشعل در آنجا قرار می گیرد
4. اکونومایزر :مانند یک مبدل حرارتی عمل می کند که در مسیر گاز های خروجی از دیگ بخار قرار می گیرد و گرمای آن را برای پیش گرمایش آب ورودی استفاده می کند که باعث افزایش راندمان است
5. سوپرهیتر :مانند اکونومایزر عمل می کند ولی در مسیر خروجی بخار از درام بخار قرار می گیرد تا دمای بخار خروجی را افزایش دهد
نحوه کارکرد دیگ بخار واترتیوب:
آب از طریق یک پمپ تغذیه به دخل دیگ وارد می شود این آب معمولا قبل از ورود به سیستم در یک اکونومایزر پیش گرم می شود تا راندمان دیگ بخار بالا برود .
آب وارد درام پایین میشود تا در معرض حرارت مشعل قرار بگیرد حرارت مشعل در کوره به لوله های آب برخورد کرده و آن را گرم می کنند تا به نقطه جوش برسد
بخار آب به سمت بالا حرکت میکند تا وارد درام بخار شود ، درام بخار آب باقی مانده و اضافی بخار را جدا می کند و دوباره به سمت درام پایین هدایت می کند
بخار، بدون آب اضافی در درام پایین قرار می گیرند و برای افزایش راندمان از سوپرهیتر عبور می کند و پس از گرم شدن کامل به سمت خط مصرفی روانه می شود
نحوه تولید دیگ بخار واترتیوب :
طراحی اولیه :ابتدا مشخصات دیگ تعیین می‌شود تا این مشخصات شامل ظرفیت تولید بخار، فشار و دمای بخار، نوع سوخت مورد استفاده به صورت نقشه در بیاید این طراحی شامل انتخاب نوع ، آرایش لوله‌های آب، طراحی کوره، درام بخار و درام آب، سوپرهیتر، اکونومایزر و سایر اجزای دیگ بخار است
تهیه مواد اولیه:
• لوله‌های آب: لوله‌ های آب مهم ‌ترین بخش دیگ بخار هستند و باید با دقت بالایی ساخته شوند لوله ‌ها اکثرا از جنس فولاد آلیاژی بدون درز ساخته می‌شوند که فرایند ساخت لوله‌ها شامل برش، خمکاری، جوشکاری و تست‌های غیرمخرب است.
• درام‌ها: درام بخار و درام آب از قطعات بزرگ و سنگینی هستند این درام‌ها از جنس فولاد هستند
• کوره: کوره دیگ بخار محلی است که در آن سوخت سوزانده می‌شود
• سایر اجزا: سایر اجزای دیگ بخار شامل سوپرهیتر، اکونومایزر، بدنه، و سیستم ‌های کنترل و ایمنی هستند. این اجزا نیز با استفاده از فرایند های مختلف ساخت و تولید می‌شوند.

مزایای دیگ بخار واتر تیوب:
• قابلیت تولید بخار در فشارها و ظرفیت‌های بالا
• راندمان بالا
• قابلیت استفاده از سوخت‌های مختلف
معایب دیگ بخار واتر تیوب:
• هزینه اولیه بالا
• نیاز به تخصص