مقدمه

کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و کاهش انتشار میزان آلاینده‌های ناشی از سوختن آن همواره از اهداف اصلی مهندسین بوده است. از طرفی مقررات محیط زیستی و بحران انرژی جوامع مختلف، موجب افزایش توجه به بهبود راندمان و کاهش آلایندگی سیستم های تولید توان صنعتی و خانگی شده است.

از جمله راهکارها جهت دستیابی به اهداف فوق، بکارگیری فناوری‌های جدید است. یکی از فناوری‌های جدیدی که در مورد سیستم‌های حرارتی استفاده می‌شود، بهره‌گیری از بویلر‌های چگالشی است.

بویلر‌های چگالشی از آخرین دستاورد‌های صنعت تاسیسات جهت دستیابی به حداکثر راندمان حرارتی هستند که برای اولین بار در سال 1970 میلادی تولید شدند. راندمان بالای این سیستم که بدلیل بازیابی گرمای نهان بخار آب موجود در محصولات احتراق است،  سبب جلب توجه بسیاری از جوامع و کشور‌های توسعه یافته و درحال توسعه شده است. هلند اولین کشوری بود که این نوع بویلر را جایگزین بویلر معمولی در مقیاس بزرگ کرد و پس از آن انگلستان در سال 2005 با تصویب آیین نامه مقررات ساختمانی، استفاده از دیگ بخار چگالشی را اجباری اعلام نمود. امروزه در بسیاری از کشور‌های اروپایی و آمریکا بهره‌برداری از این فناوری شامل طرح‌های تشویقی اقتصادی است که این امر سبب رشد سریع استفاده از بویلر چگالشی شده‌است.

بویلر چگالشی چیست؟

بویلر‌ها به دو دسته معمولی و چگالشی تقسیم می‌شوند. در بویلر‌های معمولی گرمای آزاد شده از احتراق سبب گرم شدن آب شده و در نهایت دود حاصل از احتراق که دارای دمای حدود 150-200 درجه سانتیگراد است مستقیما به اتمسفر تخلیه می‌شود. خروج دود احتراق از دودکش با دمای بالا موجب اتلاف شدید انرژی خواهد شد و با این تفسیر بخش اعظمی از گرمای ایجاد شده، در هنگام عبور از دودکش هدر می‌رود و بیشترین اتلاف در این ناحیه رخ می‌دهد. بنابراین بکارگیری روشی جهت جلوگیری از اتلاف حرارتی در دودکش امری مفید و کارآمد خواهد بود که این اتفاق در بویلر چگالشی رخ می‌دهد و بازیابی انرژی از طریق چگالش گاز خروجی در دودکش انجام می‌شود.

بویلر چگالشی نوعی پیشرفته از بویلر معمولی است که در آن بازیابی گرمای نهان و محسوس بخار آب حاصل از فرایند احتراق که نتیجه ترکیب اکسیژن هوا و هیدروژن موجود در سوخت است، صورت گرفته و سبب بهبود راندمان سیستم می‌شود. انتقال حرارت از گاز احتراق به آب از سویی سبب افت دماي گازهاي تخلیه شده به اتمسفر و به تبع آن، بازيابی گرماي محسوس شده و از سويی ديگر با ایجاد فرآیند چگالش بخار آب موجود در آن سبب بازيافت گرماي نهان مي شود. راندمان بویلر معمولی در حدود 70-80% است این درحالیست که بکارگیری بویلر چگالشی سبب افزایش 10-12% راندمان سیستم خواهد شد.

راندمان بویلر‌های چگالشی بالای 90% و گاهی به 100% نیز می‌رسد که بیانگر استفاده کامل از سوخت است و دلیلی بر کاهش سوخت مصرفی در این نوع سیستم است.

درواقع پدیده‌ای که سبب بهبود راندمان بویلر شده، چگالش است.برای رخ دادن فرایند چگالش لازم است که به دمایی پایین تر از دمای نقطه شبنم برسیم.دمای نقطه شبنم نیز عبارت است از دمایی که با سرد شدن هوا در فشار ثابت سیال متراکم می‌شود.

بدین ترتیب که دمای محصولات احتراق در اثر انتقال حرارت بیشتر با آب که سیال سرد است، به زیر نقطه شبنم رسیده وبخار‌آب محصولات با از دست دادن گرمای نهان تبخیر به آب مایع تبدیل می‌شود. این انتقال حرارت باعث کاهش دمای گاز خروجی تا حدود 30-50 درجه سانتیگراد و همچنین کاهش میزان آلاینده های منتشر شده در هوا را به دنبال دارد و به لحاظ سلامت محیط زیست نیز توجیه‌پذیر است. از طرفی بدلیل استفاده بهینه از سوخت و گرمای حاصل از آن، مصرف سوخت بطرز چشمگیری کاهش می‌یابد.لازم بذکر است در صورتیکه دمای گاز خروجی بیشتر از این مقدار باشد ممکن است که چگالش به خوبی صورت نگیرد و بویلر چگالشی مانند بویلر معمولی عمل کند.

بنابراین هرچه دمای گاز خروجی کمتر باشد چگالش بیشتر و بهتر انجام شده و راندمان افزایش می‌یابد.همانطور که در شکل زیر مشهود است دمای آب برگشتی تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر کاهش دمای محصولات احتراق و چگالش آن‌ها و به‌تبع راندمان سیستم دارد.

مکانیزم بویلر چگالشی مطابق شکل زیر است بطوریکه با دمیده شدن هوا و سوخت پس از روشن شدن مشعل احتراق رخ می‌دهد. با عبور گرمای ایجاد شده از میان لوله ها، آب درون لوله ها گرم شده و جهت استفاده آبگرم مصرفی و یا رادیاتور ارسال می‌شود. پس از آن در اثر انتقال حرارت در ناحیه‌ی سمت راست که مرسوم به ناحیه سرد است که بدلیل انتقال حرارت کارآمد تر از بخش گرم آن، به کمک جداکننده صفحه‌ای یا استوانه‌ای جدا شده است، چگالش رخ داده و آب حاصل از آن منجر به پیش گرم کردن آب ورودی بویلر می‌شود و گاز خروجی دودکش با دما و میزان آلودگی کمتر تخلیه می‌شود.

از جمله معایب بویلر‌های چگالشی ایجاد خوردگی بدلیل خاصیت اسیدی آب چگالیده است که سبب تخریب بدنه شده و اثر نامطلوب دارد، به همین جهت در ساختمان این نوع بویلر‌ها از فولاد ضدزنگ و یا آلیاژ‌های آلومینیوم و سیلیکون استفاده شده است که مقاوم هستند تا مشکل خوردگی حل شود.

از مزیت های بویلر چگالشی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• راندمان بالا
• صرفه جویی در مصرف سوخت و انرژی
• انتشار آلاینده کمتر
• نصب و راه‌اندازی آسان
• عدم نیاز به زیرسازی و فونداسیون
• عایق‌بندی مناسب و ایمن بودن عملکرد
• کاهش آلودگی محیطی و صوتی
• اشغال فضا با حجم کم

از دیگ های چگالشی مي توان در مجتمع هاي مسكوني و آموزشي، هتل‌ها، بيمارستان ها و مراكز درماني، كارخانه ها، ساختمان هاي تجاري و اداري، باشگاه‌های ورزشی، پادگان ها، استخرهاي سرپوشيده و روباز و … بهره برد.

با توجه به موارد فوق بویلر چگالشی نوعی بویلر پیشرفته جهت بازیابی گرمای نهان بخار آب موجود در خروجی دودکش جهت رسیدن به راندمان بالاتر و صرفه‌جویی در مصرف سوخت و انرژی است که بکارگیری آن بدلیل کاهش میزان انتشار آلاینده‌هایی نظیر کربن مونوکسید از نظر محیط زیست نیز سالم تر است و با توجه به مزیت هایی نظیر نصب آسان، ایمنی عملکرد و هزینه تعمیر و نگهداری یکسان با بویلر های معمولی، انتخاب آن بعنوان سیستم تولید حرارت انتخابی دقیق و هوشمندانه است.

جهت مشاهده بویلر های چگالشی و دیگر محصولات فلزی شرکت خزر منبع بندر می توانید به صفحه محصولات فلزی مراجعه فرمایید.