واحد تولید بخار
واحد تولید بخار در هر کارخانه و صنعتی از بخش های مختلف تشکیل شده است. در این سری مقالات بخش های گوناگون سیستم خط تولید بخار توضیح داده خواهد شد. ابتدا دیگ بخار که مهمترین جزو واحد تولید بخار می باشد را بررسی می کنیم.
دیگ بخار چگونه عمل می کند؟
دیگ بخار صنعتی به منظور تولید نمودن بخار از طریق تغییر فاز کنترل شده آب به بخار، طراحی می شود سپس انرژی موجود در بخار بوسیله یک فرآیند (عملیات) مورد استفاده قرار می گیرد. به علت وسعت و تنوع عملیات های صنعتی، دیگ های بخار، در اندازه و انواع مختلف و متنوعی وجود دارند. بنابراین ظرفیت و شرایط عملیاتی یک دیگ بخار با نیازهای فرآیند یا سیستم مورد نظر هماهنگ و برآورد می شود.
بخار تولید شده توسط دیگ بخار بعنوان واسطه ای جهت انتقال انرژی حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد. انرژی حرارتی حاصل از احتراق سوخت به آب درون دیگ بخار انتقال می یابد و آب جوشیده و بخار تولید می کند.
سپس بخار به طرف مناطقی از فرایند که متقاضی مصرف انرژی حاصل از بخار هستند، هدایت شده و مورد استفاده قرار می گیرند. دیگ و بویلر بخار بعنوان قلب سیستم بخار عمل می نماید. بویلرها دارای انواع مختلفی نظیر Fire Tube و یا Warer tube هستند.
بویلرهای با لوله اتش خوار جهت تولید بخار اشباع در فشارهای حداکثر 27 barg و ظرفیت حداکثر 27000jg/hr بکار می روند. در آنها حرارت مشعل از طریق لوله های داخل بویلر به آب پیرامون منتقل می گردد.
این بویلرها در مصارف متوسط صنعتی و تهویه مطبوع متداول تر هستند. بویلرهای نوع water tube معمولا جهت ظرفیت ها و فشارهای بالاتر و یا تولید بخار سوپرهیت مورد استفاده قرار گرفته و دارای هزینه خرید بالاتر و بهره برداری نسبتا مشکل ترند.
در این بویلرها اب و بخار درون لوله های مستقر در بویلر حرکت کرده و حرارت مشعل از اطراف به آن منتقل می شود. گازهای داغ خروجی مشعل در بویلرهای Fire Tube پس از طی چند مسیر رو به جلو و عقب (حداکثر 3 مسیر) از طریق لوله های دیگ، حرارت خود را به اب اطراف انتقال می دهد. تعدد مسیرها (pass) بعلت افزایش انتقال حرارت به آب بویلر می باشد.
بویلر مهمترین جزء واحد تولید بخار
به محض اینکه آب به دمای اشباع برسد (دمای جوشش آب در فشار کاری) حباب های بخار شکل گرفته و به طرف سطح آب حرکت نموده منفجر می گردند. بخار در محفظه خالی بالای آب تشکیل و آماده ورود به سیستم توزیع می گردد.
شیر قطع و وصل یا اصطلاحا Crown Valve در خروجی دیگ وظیفه جداسازی فشار داخل دیگ از سیستم توزیع را عهده دار است و با باز نمودن آن حرکت و توزیع بخار به سمت سیستم و مصرف کننده ها آغاز می گردد.
بخار تحت فشار دارای حجم کمتری است. بویلرهای بخار تحت فشار کار نموده و با افزایش این فشار می توان بخار بیشتری را تولید و از طریق لوله های کوچکتری به سمت مصرف کننده ها انتقال داد. در صورت لزوم، فشار بخار در نقطه مصرف کاهش داده می شود.
زمانی که میزان بخار تولیدی در دیگ به اندازه بخار خروجی (مقدار مصرف) باشد، فشار بخار و بدنبال آن دمای بخار و فرایند حفظ خواهد شد و مشعل نیز روشن بوده و حرارت لازم را تامین می کند. اگر بخار مصرفی بیش از بخار تولیدی باشد فشار بخار کاهش می یابد (که در نتیجه طراحی و یا بهره برداری نادرست است) در صورتیکه مقدار مصرف کمتر از تولید بخار باشد، با افزایش جزئی فشار بخار بویلر و صدور فرمان از سنسور فشار، مشعل خاموش و تولید بخار موقتا متوقف می شود تا بخار موجود در بویلر مصرف شود. در صورت کاهش فشار مجددا مشعل روشن می گردد. دیگ های بخار دارای اتصالات و کنترل های مختلف جهت کارکرد امن، اقتصادی و با راندمان بالا می باشند.
کاربردهای انرژی بخار
دو طبقه بندی کلی در مورد کاربردهای انرژی موجود در بخار وجود دارد:
1- قسمتی از انرژی بخار ممکن است تبدیل به کار شود. توربین های بخاری و ماشین های بخار تناوبی رفت و برگشتی نمونه هایی از این نوع کاربرد هستند.
2- قسمتی از انرژی موجود در بخار ممکن است بصورت منبع حرارتی مورد استفاده قرار گیرد. بخار گرمایشی مورد استفاده در عملیات و بخار گرمایشی ساختمان ها نمونه ای از مصارف بخار بعنوان منبع حرارتی می باشند.
جهت تشریح چگونگی تغییر فاز کنترل شده آب به بخار توسط دیگ بخار، استفهام و درک عملیات گرمایی و عبارات و اصطلاحات مرتبط با حرارت مفید به نظر می رسد.
*. B.T.U * حد سنجش حرارتی که به یک ماده اضافه می شود یا از آن گرفته می شود را نشان می دهد. مقدار انرژی لازم جهت افزایش دمای یک پوند آب در فشار اتمسفر به اندازه یک درجه فارنهایت را، یک (بی تی یو) می نامند.
برای مثال برای افزایش ۵ درجه فارنهایت دمای یک پوند آب ۵۰ ( بی تی یو) انرژی حرارتی لازم است.
* آنتالپی* مجموع حرارت یا گرما و انرژی موجود در یک پوند از ماده را گویند. بنابراین، انتالپی آب یا بخار مجموع مقدار (بی تی یوهای موجود در مقدار پوند مشخص از آن ها می باشد. انتالپی، برحسب (بی تی یو) بر پوند شناخته شده و اغلب بصورت “h” نشان داده می شود.
آب تغذيه بویلر
کیفیت آب تغذيه بویلر از اهمیت بالایی برخوردار است. این آب باید در دمای صحیح معمولا بالاتر از 80 ºc باشد تا از شوک حرارتی جلوگیری شود و عملکرد دیگ را مختل ننماید. همچنین آب ورودی باید دارای سختی کم و کیفیت بالا باشد تا از صدمه به دیگ جلوگیری شود.
آب معمولی و شهری جهت استفاده به عنوان آب تغذيه بویلر و دیگ بخار مناسب نبوده و می تواند به سرعت باعث تشکیل رسوب و جرم شود، در نتیجه راندمان دیگ پائین آمده و امکان کثیف شدن و مرطوب شدن بخار وجود خواهد داشت و همچنین عمر کاری دیگ نیز پائین خواهد آمد. بنابراین آب تغذيه بویلر باید سختی گیری و هوازدائی شده و ناخالصی های آن با افزایش مواد شیمیایی حذف گردند.
گرمایش آب ورودی و تامین شرایط مناسب آن، در تانک تغذیه و دی اریتور که معمولا در بالای دیگ بخار نصب می شوند، انجام می شود. در صورت نیاز و در زمان کاهش سطح آب بویلر پمپ تغذیه آب را به داخل بویلر پمپاژ می نماید. گرمایش آب داخل مخزن تغذیه، درصد اکسیژن و گازهای نامحلول را نیز کاهش می دهد تا از ایجاد خوردگی در سیستم بخار جلوگیری شود.
بلودان
عملیات شیمیایی که بر روی آب تغذيه بویلر انجام می گیرد موجب تشکیل مواد جامد معلق در داخل دیگ شده که بطور ناخواسته در زیر دیگ و بصورت لجن جمع خواهد شد و طی عملیاتی که به زیر آبزنی معروف است، تخلیه می گردد.
این امر می تواند بصورت دستی انجام شود (اپراتور با استفاده از اهرم خاصی شیر زیر دیگ را چندین بار در روز و در مدت معینی (بطور مثال 5-10 ثانیه) باز و بسته می نماید.) ناخالصی های دیگری نیز در آب ورودی دیگ بصورت معلق وجود دارد که غلظت آنها با تولید بخار افزایش می یابد و بنابراین باید با روش مناسب کنترل شوند.
سیستم کنترل سختی شامل مجموعه ای از المان های مختلف است که این وظیفه را عهده دار است. سنسور خاصی داخل دیگ نصب شده با فرمان به شیر کنترل اتوماتیک مجاور موجب باز شدن آن شده و مقداری از آب دیگ را تخلیه می نماید. آب تخلیه شده بوسیله آب تغذیه ورودی جایگزین شده و بدین طریق سطح سختی آب پائین خواهد آمد.
کنترل سطح
در صورت عدم کنترل دقیق سطح آب دیگ، عواقب بسیار خطرناکی ممکن خواهد بود. در صورت کاهش سطح زیاد آب و خشک شدن لوله های دیگ، امکان داغ شدن زیاد لوله ها و ترک برداشتن آنها و حتی انفجار وجود خواهد داشت. در صورتی که سطح آب بسیار بالا بیاید، امکان ورود آب به سیستم توزیع بخار و مشکلات متعاقب وجود خواهد داشت.
به همین علت در بویلرهای بخار از کنترلرهای سطح استفاده می شود که مجهز به سیستم اعلام خطر هستند تا در صورت بروز مشکل، اخطار داده و یا مشعل را به صورت کامل خاموش نمایند. روش مدرن کنترل سطح، استفاده از میله های حسگر سطح آب درون دیگ های بخار است. در صورتیکه سطح آب بویلر کمتر از میزان قابل قبول پائین بیاید، کنترلر مربوط سیگنالی را به سمت پمپ ارسال می نماید که منجر به روشن شدن آن و تامین آب خواهد شد.
و پس از رسیدن به سطح بالائی، مجددا فرمان خاموش صادر می شود. میله حسگر، سطوح مربوط به روشن و خاموش شدن پمپ و سطوح آلارم بالا و پائین را حس کرده و فرمان لازم را صادر می نماید. سیستم های دیگر جایگزین از کنترل کننده های سطح دارای شناور استفاده می نمایند.
حرکت بخار داخل سایت
با تقطیر یا کندانس شدن بخار (در مصرف کننده های بخار) حجم بخار بطور بسیار محسوس کاهش می یابد که به کاهش فشار موضعی منجر می گردد. این کاهش فشار باعث جریان یافتن و حرکت بخار داخل سایت و درون لوله ها می شود.
بخار تولیدی در دیگ از طریق لوله های توزیع به سمت نقطه ای که انرژی حرارتی نیاز دارد حرکت می نماید. معمولا یک یا چند لوله بخار اصلی از کلکتور دیگ به سمت سایت هدایت کرده و انشعابات کوچکتر را به سمت تجهیزات تامین می کند. بخار در فشارهای بالا حجم کمتری داشته و در نتیجه قطر لوله کمتری جهت حمل جرم معینی از بخار لازم است.
کیفیت بخار
اطمینان از تحویل بخار با شرایط مناسب به مصرف کننده ها مهم می باشد، بدین منظور لوله های حامل بخار به صافی، سپریتور و تله های بخار مجهز می شوند. یک صافی بخار دارای توری داخلی است که بخار را عبور داده و ذرات خارجی و ناخالصی ها را جذب می نماید.
صافی بخار باید بطور مرتب تمیز گردد تا از گرفتگی آن جلوگیری شود. وجود ذرات خارجی در لوله ها باعث صدمه به سیستم بخار و شیرآلات شده و ممکن است به آلودگی فرایند نیز منجر شود. به منظور اطمینان از انتقال حرارت صحیح باید از خشکی بخار مطمئن شد.
سپریتورهای بخار پوسته های بزرگی هستند که در مسیر بخار قرار گرفته و بوسیله صفحات داخلی، مسیر جریان بخار را تغییر می دهند. بخار به صفحات داخلی سپریتور برخورد کرده و قطرات آب موجود در آن جدا و در پائین سپریتور جمع می گردند.
بخار تولیدی از بویلر به طرف لوله های توزیع حرکت می نماید. هنگام راه اندازی سیستم لوله ها سرد بوده و حرارت موجود در بخار آنها را گرم می نماید. هوای اطراف لوله ها نیز سردتر از بخار بوده و بنابراین لوله ها شروع به انتقال حرارت به هوا می نمایند. نصب عایق دور لوله ها این انتقال حرارت را تا اندازه زیادی کاهش خواهد داد. با ورود بخار موجود در سیستم توزیع به داخل مصرف کننده ها، مجددا انتقال انرژی جهت:
الف) گرم نمودن تجهیزات
ب) ادامه انتقال حرارت به فرایند آغاز می گردد.
در طی فرایند انتقال حرارت، بخار به آب تبدیل می شود. آب تشکیل شده تحت عنوان کندانس شناخته شده و تمایل به حرکت در زیر لوله ها و در طول مسیر لوله ها دارد. این اب باید در نقاط مناسب به دلایل مختلف تخلیه شود.
دلایل تخلیه آب
- کندانس مانع انتقال حرارت بوده و بنابراین لایه کندانس موجود در مبدل های حرارتی موجب کاهش انتقال حرارت و راندمان می گردد.
- با انحلال هوا در داخل کندانس، خورندگی پیش خواهد آمد.
- جمع شدن کندانس، باعث تولید صدا و خطرات ضربه چکش می شود.
- احتمال صدمه به اتصالات و ایجاد نشتی بخار وجود خواهد داشت.
به منظور تخلیه کندانس از مسیر بخار از قطعه ای به نام تله بخار استفاده می شود که اجازه فرار بخار را نخواهد داد.
تله های بخار دارای انواع مختلفی هستند:
- تله های بخار فلوتری با استفاده از تشخیص تفاوت دانسیته بخار و کندانس عمل نموده و شیر خروجی را باز و بسته می کنند. با ورود کندانس به داخل تله بخار، فلوتر داخلی به سمت بالا حرکت کرده و مسیر خروجی را باز می کند و با ورود بخار بداخل تله، فلوتر به پائین حرکت نموده و شیر خروجی را می بندد و در نتیجه مانع از خروج بخار می شود. تله های بخار سطحی نیز با عملکردی مشابه بر اساس اختلاف چگالی کار می کنند.
- تله های بخار ترمودینامیک دارای ریسک بوده که در برابر کندانس باز و در برابر بخار بسته می شوند.
- در تله های ترموستاتیک از نوع Bimetallic ، یک المان بایمتالیک با استفاده از تفاوت دمای بین بخار و کندانس عمل نموده، تا شیر اصلی تله بخار را باز و بسته نماید.
- تله بخار ترموستاتیک از نوع Balanced pressure با استفاده از کپسول کوچک پر از مایع و حساس به حرارت، شیر اصلی را باز و بسته می نماید.
پس از استفاده از بخار در فرایند، کندانس حاصل باید تخلیه شده و به طرف دیگ برگردانده شود.
تاثیر حرارت روی ماده
انتقال حرارت موقعی انجام می شود که حرکت یا جریانی از انرژی حرارتی، از یک ماده به ماده دیگر وجود داشته باشد. (حرکت یا جریانی از انرژی حرارتی از یک ماده به ماده دیگر را انتقال حرارت می نامند) برای اینکه حرارت بین دو ماده انتقال یابد، باید اختلاف درجه حرارت ما بین آن دو ماده برقرار باشد.
انتقال حرارت بین دو ماده که در یک درجه حرارت باشند انجام نمی شود. موقعی که اختلاف درجه حرارتی بین دو ماده وجود داشته باشد حرارت همیشه از ماده گرمتر به ماده سردتر انتقال می یابد. یک اثر جریان گرما روی ماده، تغییر در دمای ماده می باشد.
وقتیکه جریان گرما منجر به تغییر دما می گردد اصطلاحا به آن گرمای محسوس می گویند. این اصطلاح همچنین در مواقع انتقال حرارت به خارج ماده و کاهش درجه حرارت آن نیز بکار برده می شود. اثر دیگر جریان حرارت روی ماده ممکن است باعث تغییر فاز (شکل) آن ماده شود. موقعیکه جریان حرارت باعث تغییر دمای ماده نمی شود اما تغییر در حالت فیزیکی ماده می شود اصطلاحا آن را (گرمای نهان) می گویند.
شکل (۱) ارتباط بین گرمای محسوس و گرمای نهان آب را در فشار اتمسفر نشان می دهد.
این ارتباط در زیر نقطه انجماد نیز تعمیم پیدا می کند که در این شکل نشان داده نشده (برای اینکه در دیگ های بخار معنایی ندارد) نمودارهای مشابهی را می توان برای آب در فشارهای مختلف و همچنین برای دیگر مواد رسم نمود. البته دماهای مربوط و مقادیر بی تی یو متفاوت خواهند بود.
انتقال حرارت بین نقطه انجماد و نقطه جوش
قسمت 1 از شکل (۱) اثر انتقال حرارت روی آب مابين نقطه انجماد و نقطه جوش را نشان می دهد. انتقال حرارت به آب و یا حرارت گرفتن از آب در این ناحیه باعث تغییر دما می شود بنابراین این ناحیه را ناحیه گرمای محسوس می نامند.
اختلاف دمای بین نقطه انجماد و نقطه جوش آب (۱۸۰) است. فرض می شود که آب در(۳۲ درجه فارنهایت) صفر(بی تی یو) انرژی دارد. بنابراین یک پوند آب در نقطه انجماد(۱۸۰ بی تی یو) انرژی حرارتی لازم دارد تا به نقطه جوش برسد.
پس آب در (۲۱۲ درجه فارنهایت و در فشار اتمسفر) دارای انتالپی (۱۸۰ بی تی یو) بر پوند است. بخش شکل (۱) اثر انتقال حرارت در طول تغییر فاز بین آب و بخار را نشان می دهد. در نقطه جوش آب وقتی حرارت به آن داده می شود، تغییر شکل (تغيير فازی) به بخار شروع می شود. مخلوطی از آب و بخار در طول تغيير شكل (فاز) وجود دارد.
انتقال حرارت در این ناحیه هیچ تغییری در دما ایجاد نمی کند و این بخش ناحیه گرمای نهان تبخیر است. دمای مخلوط تا موقعی که مقدار کافی حرارت جهت تکمیل تغییر شکل (فاز) به آن داده شود، افزایش نمی یابد. حرارت لازم جهت تکمیل تغییر فاز آب به بخار را گرمای نهان تبخیر می نامند.
گرمای نهان تبخیر برای یک پوند آب در فشار اتمسفر ۹۷۰ بی تی یو می باشد. اگر چه در این زمان هیچ گونه تغییر در افزایش دما به وجود نمی آید ولی حرارت تلف نمی شود و در بخار بعنوان انرژی حرارتی ذخیره می گردد.
لذا یک پوند بخار شامل۱۱۵۰( بی تی یو) انرژی است که ۹۷۰ ( بی تی یو) از آن بصورت گرمای نهان تبخیر و ۱۸۰ (بی تی یو) از آن بصورت گرمای محسوس آب تا دمای ۲۱۲ فارنهایت است.
بازگشت بخار به آب
موقعی که حرارت از بخاری که در دمای جوش می باشد گرفته می شود تغییر شکل (فاز) از بخار به آب آغاز می گردد، بخار شروع به میعان می کند تا موقعی که گرمای نهان بطور کامل از بخار گرفته شود. این گرما را اغلب گرمای نهان میعان می نامند.
بخش III شکل (۱) اثرانتقال حرارت به بخار، پس از تغییر شکل کامل آب به بخار را نشان می دهد. در خلال این مدت هیچ تغییرشکل دیگری پیش نمی آید و هرگونه افزایش حرارت باعث افزایش دمای بخار می گردد.
افزایش دمای بخار بالای نقطه جوش آن را سوپرهیتینگ (Super Heating) می نامند. سوپرهیتینگ بخار تنها در درون سیستم های تحت کنترل نظیر دیگ بخار انجام می شود. و دمائی که ماده ای در آن دما می جوشد را دمای اشباع نیز می گویند.
*آب را در دمای اشباع اصطلاحا آب اشباع شده و بخار آن را بخار اشباع شده می نامند. در فشار اتمسفر آب دارای دمای اشباع ۲۱۲ درجه فارنهایت است.
بخار اشباع
موقعی که یک ماده در دمای اشباعش قرار دارد گفته می شود که در نقطه اشباعش می باشد. نقطه اشباع آب با فشار آب تغییر می کند، به این معنی که نقطه جوش آب با افزایش فشار آن افزایش می یابد.
همچنین رابطه متناظر پایین دمای آب و مقدار( بی تی یو) آب با تغییرات فشار، تغییر می نماید. روابط بین نقطه اشباع، دمای آب و فشار آن از خواص ترمودینامیکی ثابت هستند.
مقادیر مورد نظر آنها را در جداول بخار که به وفور در دسترس می باشند می توان پیدا کرد. در میان جداول مرجع موجود، جدول دما برحسب درجه فارنهایت و جدول فشار بر حسب فشار مطلق PSIA مشخص هستند.
جدول دیگری که بر حسب فشار می باشد دارای اطلاعاتی راجع به انتالپی و انتروپی و حجم مخصوص بخار سوپرهیت است و مقادیری را که در بین موارد لیست شده در جدول موجود نیستند را می توان توسط روش درون یابی معین نمود.
در یک مرور ساده روی جدول به این نتیجه می رسیم که هر چه فشار بخار افزایش می یابد از گرمای نهان تبخیر کاسته می شود، این مورد بدین دلیل است که هر چه فشار بخار بالاتر می رود، بخارسنگین تر می شود یا بیشتر به سمت آب نزدیک می شود و چون اختلاف کمتری بین بخار و آب بوجود آمده و بدین ترتیب انرژی کمتری جهت تبدیل آب به بخار لازم است.
اگر همین طور فشار افزایش یابد به نقطه ای می رسیم که هیچ تفاوتی بین بخار و آب وجود ندارد، این نقطه (نقطه بحرانی) نامیده می شود و زمان آن وقتی است که فشار دیگ (PSIA 3206 ) می باشد گرمای نهان تبخیر در نقطه بحرانی به صفر می رسد.
محاسبه کیفیت بخار
* کیفیت بخار فاکتور مهمی از عملکرد کارآیی دیگ بخار می باشد و به واحد سنجش بخار گفته شده و به % تعیین می شود و بخاری که کاملا تبخیر نشده باشد به بخار تر معروف می باشد. * مقدار درصد وزنی قطرات آب در بخار تر را درصد رطوبت گویند از نظر ریاضی، کیفیت بخار مرطوب را با کم کردن مقدار درصد رطوبت از (۱۰۰) تعیین می نمایند.
هر چه بخار خشکتر باشد کیفیت بخار بهتر است، کیفیت بخار با ۱۰۰ نشان دهنده این است که بخار (۱۰۰%) خشک می باشد و از طرفی کیفیت بخار(۹۰) نشان دهنده آن است که ۱۰٪ وزنی از آن را قطرات آب تشکیل می دهد.
دستگاه ها و اجزائی که با بخار کار می کنند جهت کار با بخار خشک طراحی می شوند، کیفیت پائین بخار می تواند موجب صدمه دیدن دستگاه ها و تجهیزات گردد. در یک دیگ بخار، آب در یک سطح معین شده ای نگهداری می شود که پائین آن همیشه مخلوط آب و بخار وجود دارد. در دیگ، بخار تولید شده بخار مرطوب می باشد که رطوبت آن باید از آن گرفته شود.
بدین منظور از تجهیزاتی به نام خشک کننده بخار که در داخل درام دیگ بخار نصب می شوند، استفاده می گردد، که وظیفه آنها جدا کردن هرگونه قطرات آب که در بخار وجود دارد، از بخار قبل از خروج بخار از دیگ بخار است.
* یک دیگ بخار با عملیات و نگهداری متناسب، بخار خشک خوبی تولید می کند. *
تقلیل فشار:
همانطور که قبلا اشاره شد، بخار در فشار بالا تولید شده و پس از توزیع و در صورت لزوم در نقطه مصرف تقلیل فشار می یابد. لزوم استفاده از فشار کمتر ممکن است بعلت محدوده فشار قابل تحمل تجهیزات و یا دمای مجاز فرایند باشد. عمل تقلیل فشار توسط شیرهای فشار شکن انجام می گردد.
بخار در نقطه مصرف:
نمونه های بسیاری از مصرف کننده های بخار وجود دارند که بطور مثال می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- Jacketed pan : ظروف بزرگ فولادی یا مسی که در صنایع غذایی و یا دیگر صنایع، به منظور جوشاندن مواد استفاده می شوند. این ظروف بزرگ بوسیله ژاکت و یا جدار پر از بخار احاطه شده که سیال فرایند را گرم می نماید.
- Auto Clave: اتوکلاوها محفظه های پر از بخاری هستنمد که بمنظور استرلیزه کردن تجهیزات، نظیر تجهیزات پزشکی یا به منظور انجام فرایندهای شیمیایی در دماها و فشارهای بالا استفاده می شوند.
- Heater Battery : در کاربردهای تهویه مطبوع، بخار وارد کویل های حرارتی در هوارسان ها شده و هوای عبوری از روی کویل را گرم می کند.
- مخازن گرم کننده مواد: کویل بخار که در داخل مخزن پر از مایع قرار دارد موجب گرم شدن مایع تا دمای خاص می گردد.
- Corrugators: مجموعه ای از غلطک های پر از بخار که در فرایند شکل دادن به مواد استفاده می شود.
- مبدل های حرارتی: به منظور گرم کردن آب در مصارف بهداشتی و یا صنعتی استفاده می شوند.
– کنترل فرایند:
تمام مصرف کننده های بخار، نیاز به استفاده از تجهیزاتی جهت کنترل جریان بخار دارند و در واقع طبق شرایط مختلف مقادیر متفاوتی از بخار را مصرف می کنند. بطور مثال در هنگام راه اندازی سیستم جریان زیادتر بخار جهت گرمایش سریع سیستم مورد نیاز بوده و پس از رسیدن فرایند به دمای مطلوب، جریان کاهش داده می شود.
بمنظور کنترل جریان از شیرهای کنترل استفاده می شود. اکچوایتور همانطور که در شکل 6-3-1 مشخص گردیده، قطع ای است که نیروی لازم جهت باز و بسته شدن شیر را اعمال می نماید. سنسور شرایط فرایند را حس کرده و اطلاعات را به کنترلر منتقل می نماید. کنترلر شرایط فرایند را با نقطه تنظیم مقایسه کرده و سیگنال اصلاحی را به طرف اکچوایتور ارسال می نماید که وضعیت قرارگیری و میزان باز بودن شرایط شیر را تنظیم می کند.
– انواع شیرهای کنترل:
- شیرهای کنترل نیوماتیک: هوای فشرده به دیافراگم داخل اکچوایتور اعمال و شیر را باز و بسته می نماید.
- شیرهای کنترل الکتریکی: یک موتور الکتریکی شیر را باز و بسته می نماید.
- شیرهای کنترل خود عملگر: سنسور خاص پر از مایع قابل انقباض و انبساط به تغییرات دمای فرایند پاسخ داده و این عمل باعث باز و بسته شدن شیر می گردد.
– برداشت کندانس از سایت :
غالبا، کندانس تشکیل شده در سایت براحتی توسط تله بخار تخلیه شده، سپس وارد سیستم تخلیه کندانس می شود. بعد از نمونه گیری از کندانس در صورت آلوده بودن، احتمالا تخلیه و در غیر این صورت، انرژی با ارزش موجود در آن با برگرداندن به تانک تغذیه، بازیافت می شود. همچنین این کار منجر به بازیافت آب و عملیات شیمیایی انجام شده می گردد.
در برخی مواقع، احتمال تشکیل خلاء در تجهیزات مصرف کننده بخار وجود دارد که مانع از تخلیه کامل کندانس می شود، ولی با استفاده از تجهیزات و روش های صحیح تخلیه کندانس می توان از این امر اطمینان حاصل نمود.
در مواردی نیز تخلیه کندانس از مصرف کننده ها با استفاده از پمپ های مکانیکی انجام می گردد. پمپ های مکانیکی توسط نیروی بخار کار می نمایند. در برخی موارد نیز از پمپ های الکتریکی، به منظور بازگشت کندانس به مخزن کندانس استفاده می شود.
کندانس برگشتی از سایت به تانک کندانس، به سمت دی اریتور و دیگ پمپاژ می گردد تا سیکل کامل و از سر گرفته شود. همانطور که دیده می شود، بخار و کندانس سیکل کاملی را تشکیل می دهند.
