بویلر روغن داغ چیست؟ آشنایی با کاربردها و طرز کار بویلر روغن داغ
بویلر روغن داغ یک نوع سیستم گرمایشی است که در آن از روغن به عنوان سیال انتقال گرما استفاده می‌شود.
در صنایع گرمایشی، بویلر (Boiler) معمولا به یک مخزن در بسته زیر فشار گفته می شود. که جهت رساندن دمای یک سیال به نقطه جوش و یا گرم کردن آن استفاده می‌شود. در ایران به جای بویلر از واژه دیگ و کوره نیز استفاده می‌شود. بویلر با توجه به نوع گرمایش و سیال گرم شونده، دارای انواع زیر است.
- بویلر بخار (steam boiler): بویلر بخار به یک مخزن تحت فشار داخلی گفته می‌شود که در تماس با آتش آب را به بخار تبدیل می‌کند.
- بویلر آب گرم: بویلر آب گرم، گرمای دریافتی از مشعل را به آب منتقل کرده و سبب گرم شدن آن می شود که یکی از مهمترین کاربردهای آن تاسیسات گرمایشی ساختمان است.
- بویلر روغن داغ (Oil boilers یا Hot Oil Boiler): در سیستم های انتقال حرارت با سیال روغن داغ، جهت تولید گرما از بویلر روغن داغ استفاده می‌شود. به بویلر روغن داغ در ایران دیگ روغن داغ نیز گفته می‌شود.
امروزه بویلر روغن داغ کاربرد زیادی در صنعت دارد، به عنوان مثال در صنایعی که نیاز به انتقال حرارت به صورت غیر مستقیم است از آن استفاده می‌شود. با توجه به اهمیت بالای این دستگاه و کاربردهای متنوع آن در ادامه قصد داریم به معرفی طرز کار بویلر روغن داغ و کاربردهای آن بپردازیم.
بویلر روغن داغ چیست؟
بویلر روغن داغ یک نوع سیستم گرمایشی است که در آن از روغن به عنوان سیال انتقال گرما استفاده می‌شود. این سیستم شامل یک دیگ و لوله‌های مارپیچ حاوی روغن است. گرمای ایجاد شده از طریق احتراق توسط این لوله‌ها جذب شده و سبب افزایش دمای روغن می‌شود. بدین ترتیب بدون نیاز به افزایش فشار و ایجاد یک سیستم تحت فشار می‌توان به دمای بالا رسید. اما در دیگر سیستم‌های گرمایشی مانند بویلر بخار و آب گرم برای دستیابی به دماهای بالا، نیاز به طراحی یک سیستم تحت فشار است.
بویلر روغن داغ بسیار ایمن بوده و دارای هزینه‌های نگهداری اقتصادی و مقرون به صرفه است و امروزه کاربرد زیادی در انتقال حرارت دارد.
بویلر روغن داغ از چه اجزایی تشکیل شده است؟
اجزای اصلی بویلر روغن داغ شامل یک پوسته و یک کویل مارپیچ است. روغن با استفاده از پمپ در کویل مارپیچ جریان پیدا می‌کند. به کمک احتراق حاصل از یک مشعل روغن درون لوله‌های مارپیچ کویل گرم می‌شود. به صورت کلی، یک بویلر روغن داغ از بخش‌های زیر تشکیل شده است:
- پوسته و بدنه
- کوئل های حرارتی
- درب ها و پایه ها
- پمپ
- سنسورها
- نشانگرهای دما و فشار
- شیرهای خروجی ورودی روغن
- مشعل
- ترموستات
- منبع ذخیره روغن
- پمپ پرکن خط
- تابلو و مدار فرمان
- تجهیزات کنترلی
- شیرآلات و اتصالات
بویلر روغن داغ چه کاربردی دارد و به چه منظور استفاده می شود؟
در روش‌های سنتی برای گرم کردن مواد مورد نظر، معمولا آن‌ها را در یک ظرف با آلیاژ مناسب قرار داده. و زیر آن را گرم می کردند. اما همیشه امکان انجام این کار وجود ندارد، به ویژه زمانی که مواد خود قابل اشتعال باشند. به همین دلیل روش‌های انتقال حرارت غیر مستقیم ابداع شدند. که در آن‌ها از یک سیال یا گاز استفاده می‌شود.
در بسیاری از سیستم های گرمایشی صنعتی، از آب و بخار به عنوان حامل گرما استفاده شده است، اما این روش چندان ایمن نیست. و به علت نیاز به کار در فشار بالا هزینه زیادی دارد. به همین دلیل یکی از مهمترین کاربردهای بویلر روغن داغ در صنایعی است که انتقال حرارت به صورت غیر مستقیم انجام می‌شود. به کمک این سیستم می‌توانید مواد مورد نظر خود را تا دمای بالای 400 سانتی گراد به صورت غیر مستقیم حرارت دهید. جهت گرمایش مواد اشتعال زایی مانند نفت خام و گاز طبیعی از بویلر روغن داغ استفاده می‌شود. این سیستم به دلیل به کارگیری سیال روغن حرارتی (معدنی و یا سنتتیک) جایگزین مناسبی برای بویلر بخار است. در ادامه به معرفی برخی از مهمترین کاربردهای این سیستم حرارتی می پردازیم.
بویلرهای روغن داغ جهت تامین حرارت در دمای بالا و فشار پایین به طور گسترده در پروژه های تاسیسات صنعتی، صنایع غذایی مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، برای انتقال حرارت مورد نیاز در صنایع شیمیایی با هدف انجام واکنش های شیمیایی در درون راکتورها از این سیستم استفاده می شود. علاوه بر این، برای تولید محصولاتی مانند چسب و رزین، حلال ها و انواع مشتقات نفتی و ساخت روغن های تصفیه شده به دلیل اینکه نیاز به دمای بسیار بالایی دارند از بویلر روغن داغ بهره می‌برند. ساخت محصولاتی مانند ایزوگام، چرم مصنوعی، نبات و آبنبات و چیپس و سایر سرخ کردنی ها، صنایع ساخت ورق های نئوپان چوبی و ام دی اف از کاربردهای دیگر این نوع سیستم انتقال حرارت است.
محل استفاده از بویلر روغن داغ
بویلر روغن داغ در مکان هایی که به شبکه گاز متصل نیستند، یک سیستم گرمایشی محبوب محسوب می‌شود. همچنین گرم و روان کردن مواد نفتی سنگین در مخازن، گرمایش غیر مستقیم کوره های عظیم پخت صنعتی و ساخت گرمایش برای مراحل چاپ در چاپخانه های وسیع و به کارگیری در خشک کن های صنعتی از جمله موارد کاربرد بویلر روغن داغ است.
توجه داشته باشید که در فرآیندهای صنعتی که به دمای بالا نیاز دارند، بخار یا آب گرم نیز می تواند. به عنوان انتقال دهنده گرما برای رسیدن به این دما استفاده شود، اما از آنجا که هزینه های اولیه نصب سیستم‌های انتقال حرارت تحت فشار بسیار زیاد است، هزینه های نگهداری این تاسیسات نیز بالا می‌رود. همچنین خطر انفجار نیز افزایش می یابد. بنابراین، استفاده از روغن های حرارتی به عنوان سیال نه تنها می‌تواند این مشکلات را رفع نماید، مزایای مهم دیگری نیز به همراه دارد که در ادامه به معرفی آن‌ها خواهیم پرداخت.
مزایای بویلرهای روغن داغ
علاوه بر فشار کاری پایین تر، استفاده از روغن داغ به جای آب و بخار در دماهای بالا، مزایای دیگری نیز دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- در فشار جو تا 350 درجه سانتی گراد. (سیستم فقط دارای فشاری است که توسط پمپ روغن کاری ایجاد می شود و از حداکثر 5 بار بیشتر نیست)
- روغن حرارتی باعث ایجاد خوردگی در تاسیسات و لوله‌های مارپیچ دیگ نمی شود.
- دیگ دچار مشکل کلسیفیکاسیون نمی‌شود. بسیاری از دیگ‌های بخار سالانه حذف می شوند. این امر عمدتا به این دلیل است که با افزایش دمای آب، برخی از یون های کلسیم و منیزیم در آب با افزایش دما رسوب خود را ادامه می دهند. بنابراین این کلسیفیکاسیون ها به دیواره داخلی دیگ می چسبند.
- هیچ نوع تهویه‌ای برای روغن حرارتی نیاز نیست.
- در زمستان و در شرایط آب و هوایی طبیعی، تاسیسات آن دچار یخ زدگی نمی شود.
- می‌توانید در دماهای مختلف تا 350 درجه سانتی گراد از این سیستم استفاده کنید. با این وجود، در صورت افزایش دما هیچ وقت فشار کاری در دیگ بیشتر نمی‌شود.
- آب داغ، آب جوش و یا بخار را می توانید. در صورت لزوم به روش غیر مستقیم و با استفاده از این روغن تولید کنید.
- باعث رسوب در محل نصب نمی شود، باعث ایجاد سنگ نمی شود و از تشکیل خوردگی جلوگیری می کند.
- سیستم گرمایش دیگ روغن داغ بر خلاف دیگ بخار به یک اپراتور بویلر آموزش دیده نیاز ندارد.
- ایمنی بویلر روغن داغ بیشتر از دیگ بخار است و کارایی بیشتری دارد.
- امکان تنظیم درجه حرارت آن راحت‌تر است و زمان کمتری برای رسیدن به دمای مورد نیاز در مقایسه با بویلرهای بخار لازم دارد.
معایب بویلرهای روغن داغ
بویلرهای روغن داغ در مقایسه با دیگر سیستم های حرارتی دارای معایب زیر هستند:
- روغن حرارتی که باید در سیستم استفاده شود، قیمت بالایی دارند.
- در صورت سوراخ شدن یا نشت روغن در دیگ، احتمال آتش سوزی وجود دارد، چرا که روغن های حرارتی ماده قابل اشتعال هستند.
- برخی از روغن های حرارتی موجود در سیستم در دماهای بالا دچار ترک خوردگی شده و خواص طبیعی خود را از دست می دهند.
- با افزایش دمای روغن حرارتی و در تماس با اکسیژن (هوا)، اکسید می شود و خواص طبیعی خود را از دست می دهد و پس از مدت کوتاهی، لایه رسوبی روی سطوح گرم کننده تشکیل می شود.
- با گذشت زمان، ممکن است روغن حرارتی خواص طبیعی خود را از دست بدهد و نیاز به تعویض داشته باشد.
بویلر روغن داغ چگونه کار می‌کند؟
طرز کار بویلر روغن داغ به این صورت است که دمای روغن موجود در لوله‌های مارپیچ. از طریق گرمای ایجاد شده از احتراق مشعل بالا می‌رود. و در نتیجه گرما به مقصد مورد نظر منتقل می شود. در صورتی که به دمای بسیار بالایی نیاز داشته باشید، می بایست از روغن های حرارتی مخصوص استفاده شود. این سیستم به صورت یک حلقه بسته عمل می‌کند و روغن های حرارتی در داخل لوله ها گردش می کنند. توجه داشته باشید انتقال گرما باید به صورت یکنواخت. و یکسان به لوله‌های مارپیچ حاوی روغن منتقل شود. در غیر این صورت، دمای روغن به طور موضعی دچار افزایش بسیار زیاد می شود.
مایعات حرارتی معمولا دارای هیدروکربن هستند و می توانند مصنوعی یا آلی باشند و از طریق مشعل های گازی، گازئیلی، الکتریکی و غیره به گردش در می آیند. ظرفیت انتقال حرارت روغن حرارتی به اندازه آب نیست. در طول گرمایش، مانند آب، گردش طبیعی به آسانی صورت نمی پذیرد. به همین دلیل نیاز به گردش وجود دارد. در بویلر روغن داغ نباید هیچ نقطه راکدی در روغن حرارتی وجود داشته باشد. و باید جریان آشفته ایجاد شود. سرعت روغن حرارتی در دیگ بخار حدود 1.5 تا 5 متر در ثانیه است.
اگرچه در سیستم های روغن داغ فشار زیادی وجود ندارد، شیرآلات و اتصالات مورد استفاده مانند شیر کنترل، شیر اطمینان و غیره باید از فولاد کلاس PN40 ساخته شوند. پمپ های گردش روغن نیز باید از جنس استیل ریخته گری باشد. روغن حرارتی معمولا از روغن های انتقال حرارت تمام سینتتیک تولید می شوند. همچنین از روغن های پایه مینرال نیز می‌توان استفاده کرد.
انواع بویلر روغن داغ
بویلر روغن داغ دارای دو نوع افقی و عمودی است که هر یک دارای مزایا و معایب مربوط به خود هستند. اما متناسب با ظرفیت مورد نیاز، طراحی و فضای نصب، مورد استفاده قرار می گیرند. در مکان هایی که فضای محدودی برای نصب این سیستم وجود دارد. و یا گنجایش کمی نیاز است، از دیگ افقی استفاده می‌شود. همچنین با توجه به سوخت مشعل بویلر می‌توان آن‌ها را به انواع گازوئیل سوز، گاز سوز و چندگانه سوز (گازوئیل، گاز و مازوت) دسته بندی کرد.
جمع بندی و نتیجه گیری
در برخی از سیستم های گرمایش غیر مستقیم، از آب و بخار استفاده می شود اما در دماهای بسیار بالا، این مواد به فشار عملیاتی بسیار بالایی نیاز دارند. با جایگزین کردن روغن حرارتی به جای آب و بخار، می توان دمای بالا را در فشارهای عملیاتی بسیار کمتر به دست آورد. بویلرهای روغن داغ یک نمونه از سیستم‌های گرمایشی هستند. که از روغن های حرارتی استفاده می کنند.
بویلر روغن داغ دارای یک ساختار ساده است و اجزای اصلی آن شامل دیگ، مشعل و لوله‌های مارپیچ است. که برای ایجاد تبادل حرارت بین روغن از یک سو و گازهای داغ داخل کوره از سوی دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. توجه داشته باشید. این سیستم دارای پیچیدگی های فنی و ایمنی زیادی است. که باید به آن توجه شود، در غیر این صورت، ممکن است باعث آتش سوزی و ایجاد خسارت های مالی و یا جانی شود.
هزینه نگهداری بویلر روغن داغ کمتر از دیگر سیستم‌های گرمایشی است و دارای ایمنی بیشتری نیز هست. از دیگر مزایای آن می‌توان به عدم خوردگی و صدمات ناشی از یخ زدگی، تشکیل رسوب، صرفه‌جویی در مصرف سوخت، امکان نصب و راه اندازی در فضای کم، راهبری و اپراتوری آسان، تولید صدای بسیار کمتر. در مقایسه با بویلرهای بخار اشاره کرد. به همین دلیل از آن جهت گرمایش غیر مستقیم در دماهای بالایی مانند 400 درجه سانتی گراد. و در فشار اتمسفر در صنایع مختلف بسیار متداول شده است.