اغلب فرآیندهایی که در آنها از برج تقطیر استفاده میشود، نیازمند استفاده از بویلرها (جوشآورها) هستند. محل قرارگیری بویلر برج تقطیر معمولا بر روی سطح زمین و در نزدیکی برج میباشد.
بویلر برج تقطیر چیست؟
بویلرها و یا همان جوشآورها، تجهیزاتی هستند که وظیفه اصلی آنها تأمین گرمای مورد نیاز برای فرایند است. منبع تأمین این حرارت میتواند گاز، مازوت، گازوئیل و یا ترکیبی از این سوختها باشد. بویلرها در فرآیندهای مختلفی استفاده میشوند. مثلاً از بویلرها در نیروگاهها برای تبدیل آب به بخار سوپرهیت برای چرخاندن توربینها و در نتیجه تولید برق استفاده میشود.
انواع بویلرها
بویلرها از لحاظ فاکتورهای مختلف دسته بندیهای متفاوتی دارند. بویلرها بر اساس نحوه عملکرد به دو نوع کلی فایرتیوب (لوله آتشی) و واترتیوب (لوله آبی) تقسیم میشوند. مهندسین در هر فرآیند با توجه به نیاز خود از این نوع بویلرها استفاده میکنند. ماده عبوری از درون لولههای بویلر، اساس نامگذاری این بویلرهاست. از درون لوله بویلر فایرتیوب آتش، و از درون لوله بویلر واترتیوب، آب در جریان است. بویلرهای فایرتیوب به دلیل راندمان بالا، شکل فیزیکی مناسبتر، تعمیر و نگهداری آسانتر، نحوه عملیاتی ساده و… معمولا بصورت رایجتری استفاده میشوند. بویلر برج تقطیر نیز از نوع فایرتیوب است که سیال مورد استفاده برای گرم کردن در بویلرها معمولا آب میباشد. از آنجایی که بویلرهای واترتیوب تجهیزاتی عظیم الجثه هستند و جابجایی و نصب آن دشوارتر است صرفا در فرآیندهای خاصی استفاده میشوند.
جنس بویلرها
مقاومت لولههای داخلی و دیواره بویلرها در برابر سیال استفاده شده از فاکتورهای اساسی ساخت یک بویلر است. دیواره و لولههای درون بویلر باید به گونهای باشند که بتوانند در برابر خوردگی و یا اکسیدشدن از مقاومت کافی برخوردار باشند. همچنین این دیواره و لولهها میبایست بتوانند فشار وارده از سیال و دماهای بسیار بالا را تحمل کنند. فشار درون بویلرها میتوانند تا بیشتر از 80 بار باشند. لذا دیواره و لولههای درون بویلر برج تقطیر معمولا از جنس چدن و یا فولاد با ضخامتهای مناسب ساخته میشوند.
نحو ساخت بویلر برج تقطیر
بویلرهای لوله آتشی با توجه به میزان حرارتی که باید انتقال دهند در ظرفیتهای متفاوتی ساخته میشوند. این بویلرها در ظرفیتهای چند صد کیلوگرم در ساعت تا 25 تن در ساعت موجود میباشند. بسته به ظرفیت، قطر و طول بویلرها متفاوت است. با توجه به یک یا چند گذر بودن لولههای درون بویلر، ارتفاع بویلر هم میتواند متغیر باشد. هرچه تعداد لولهها بیشتر باشد سطح تماس بین سیال و منبع حرارت بیشتر شده و راندمان بالا میرود. اما باید توجه داشت که افزایش سطح تماس مستلزم هزینه بیشتری است. در این صورت میبایست حالت بهینهای برای بویلر برج تقطیر درنظر گرفت.
برخی از تجهیزات جانبی بویلرها
بویلرها برای اینکه بتوانند کارشان را بخوبی انجام دهند نیازمند یکسری تجهیزات جانبی هستند. پمپ، مشعل، شیر یکطرفه، فشارسنجها، نمایشگر سطح آب و… از این تجهیزات هستند. برای بهینهسازی یک بویلر و جلوگیری از هدر رفت انرژی از تجهیزات دیگری نیز استفاده میشود. اکونومایزرها، دیاریتورها از این تجهیزات هستند. در بویلرهای اتوماتیک با پایین یا بالا آمدن سطح آب، کنترلر پمپ را خاموش و یا روشن میکند. نتیجه این عملکرد این است که همواره مقدار مناسبی از آب، درون بویلر وجود دارد. فشارسنجها با اندازهگیری مقدار فشار میتوانند مشعل را خاموش و روشن کنند تا فشار مورد نیاز و مقدار حرارت مناسب تنظیم شود. اکونومایزرها تجهیزاتی هستند که بر روی خروجی دودکش بویلر برج تقطیر نصب میشود.
بمنظور جلوگیری از اتلاف انرژی و حرارت تولیدی، از این تجهیز استفاده میشود. اکونومایزرها بخشی از گرمای خروجی را جذب کرده و آن را صرف پیشگرمایش آب خوراک بویلر میکند. این کار از شوک ناشی از ورود آب خیلی سرد به محفظه داغ درون بویلر جلوگیری میکند. دیاریتورها نیز با حذف ناخالصیهای محلول در آب مانند CO2 باعث افزایش راندمان عملکرد بویلرها میشوند. عایق کردن دیوارههای بویلر نیز برای جلوگیری هرچه بیشتر اتلاف انرژی صورت میگیرد. با این حال با وجود چنین تجهیزاتی همچنان در بویلرها شاهد اتلاف انرژی هستیم.
استانداردهای ساخت بویلر
از آنجا که بویلرها تحت فشارهای بالا کار میکنند میتوانند بسیار خطرناک باشند. لذا برای به حداقل رساندن خطرات ناشی از استفاده از بویلرها، استانداردهایی برای طراحی و ساخت بویلرها تدوین شده است. استاندارد مورد استفاده در ایران ترجمه استاندارد BS2790 است که مطابق قوانین مصوب موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران مشمول استاندارد ۴۲۳۱ هستند. بویلر برج تقطیر نیز مطابق با این استانداردها طراحی و ساخته میشوند.