أنواع الغلايات البخارية .. ومشاكلها وأسباب انفجارها

ما هي الغلايات البخارية

الغلايات البخارية أو المراجل البخاري عبارة عن إناء بأحجام مختلفة نضعه على النار ثم نضع ماء في الإناء ونتركه إلى أن يغلي الماء ، ونتيجة لغليان الماء يصدر بخار، حيث يتبخر كل الماء الموجود في الإناء، وبعد ذلك يتم غلق الإناء واستخدام البخار الذي نتج في أمور مختلفة منها في تجفيف الفواكه وبعض الخضراوات.

فهو باختصار جهاز يقوم بإنتاج البخار من خلال تطبيق طاقة حرارية على الماء، تعتبر الغلايات البخارية أحد الأجزاء الرئيسية في نظام التدفئة العالمي الذي صدر من محطات توليد الطاقة، في أغلب الأحيان يتم دمج الغلايات البخارية مع نظام آخر مطور لصنع السبائك تحت درجة حرارة عالية وضغط عالي جداً.

السبب وراء تسمية الغلايات البخارية بهذا الاسم هو قدرتها على توليد البخار الساخن، تتكون الغلايات البخارية من ملحقات وصمامات وملحقات. الغلايات البخارية تعتبر هي الأفضل لأنها لها قدرة عالية على توليد البخار وبالتالي تستطيع أن تنجز بشكل أكبر. يجب اختيار نوع الغلاية بحسب حاجتك إليها.

أنواع الغلايات البخارية

يوجد أربعة أنواع من الغلايات البخارية هما:

• الغلاية أنابيب النار.
• غلاية أنابيب  الماء.
• غلاية التكثيف.
• الغلاية العمودية.
• الغلاية الأفقية.

غلاية أنابيب النار

تعتبر هذه الغلاية النوع الأكثر شيوعًا والأقدم، حيث يتم استخدامها بشكل مستمر في المصانع اليوم بسبب كفاءتها العالية، فضلاً عن إمكانية عملها بسرعة مع طلبات كثيرة ومستمرة.

لا يمكن استبدال غلاية اللهب بأي نوع آخر من الغلايات، حيث يتم ملؤها بالضغط ويتم تسخين الماء الموجود داخل سلاسل الأنابيب باستخدام الوقود المخزن، ويتم التحكم في درجة الحرارة باستخدام نظام التحكم، وبهذه الطريقة يتم إنتاج بخار كبير جدًا.

مشاكل غلاية انابيب النار

• تم تصميمها لتسخين كمية كبيرة من الماء في نفس الوقت، وبالتالي ستستغرق عملية غلي الماء وقتا طويلا يصل إلى عدة ساعات حتى تصل إلى الضغط المطلوب.
• يحتاج تصميم وإنتاج غلاية أنابيب النار إلى ميزانية عالية جدًا وجهد ووقت كثير، لذلك فهي مكلفة وصعبة الإنتاج.
• تتكون مياه غلاية النار من مزيج مياه طبيعية مع بخار مكثفات، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى تراكم المعادن وانسداد الأنابيب.

أسباب انفجار غلاية أنابيب النار

• قد تتسبب غلاية اللهب في انفجار خطير جداً إذا تعرضت لضغط عالٍ ودرجات حرارة مرتفعة، وهذا السبب يعتبر شائعًا جدًا في الأنظمة القديمة، لذا يجب صيانتها بشكل جيد ومستمر.

غلاية أنبوب الماء

تتميز غلاية أنبوب الماء بأنها تأتي بأكثر من نظام للعمل، حيث يمر الماء عبر سلسلة من الأنابيب المتصلة بأسطوانة الطين السفلية الواقعة في قاع الغلاية، ويتحول إلى بخار في أسطوانة البخار العليا.

عند تشغيلها، تندفع الغازات المحترقة حول الأنابيب، مما يؤدي إلى غليان الماء وتكوين البخار. يستخدم هذا النوع من الغلايات عندما نحتاج إلى كميات هائلة من البخار في وقت قصير، حيث يمكنها إنتاج عشرات الآلاف من أرطال البخار في ساعة واحدة فقط.

ما يميز غلايات أنابيب الماء عن أنواع أخرى من الغلايات هو استخدامها لأنابيب خاصة تنتج البخار بتأخير بسيط بعد تشغيل الغلاية البخارية، ويمكن ضبط الوقت وفقا للرغبة. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب غلايات أنابيب الماء كمية ماء أقل من غلايات البخار الأخرى، مما يجعلها أكثر استجابة لتغير مستوى البخار.

مشاكل غلاية أنبوب الماء

• لا يوجد أي مشاكل أو سلبيات لهذا النوع من الغلايات البخارية، حيث تكون تكلفتها منخفضة وفعاليتها عالية.

أسباب انفجار غلاية أنبوب الماء

تعتبر غلاية التكثيف فعالة جدًا ولم تشهد أي حالة انفجار لها، وتُعد غلاية التكثيف الأكثر كفاءة مقارنةً بغلاية أنابيب الماء وغلاية اللهب. وعادةً ما تتحقق غلاية التكثيف من معدل كفاءة في استخدام الوقود إلى البخار يصل إلى تسعة وتسعين بالمائة تقريبًا.

تعمل هذه الغلاية على استرداد جزء من الطاقة الحرارية الكامنة في بخار الماء، من خلال استخدام بخار الماء الذي لم يتم استخدامه والذي يتم فقدانه في الغلاية، حيث يتم إعادته مرة أخرى ليتحد مع الماء الموجود في الغلاية.

تصل درجة حرارة هذا النوع من الغلاية البخارية إلى 119 درجة، وهي درجة حرارة مثالية لعملية التكثيف. ومن الجدير بالذكر أن كفاءة غلاية التكثيف تزيد كلما انخفضت درجة حرارة الماء العائد، إذ تصل كفاءة هذه الغلاية إلى 98٪، وهي أفضل من غلاية أنبوب الماء وغلاية أنبوب النار.

مشاكل غلاية التكثيف

غلاية التكثيف تتميز بكلفة مادية عالية لقطع الغيار الخاصة بها، وبالإضافة إلى ذلك تمتلك مبادل حراري حساس، يجب التعامل معه بحذر لكي لا تلجأ إلى الصيانة المكلفة وأيضا عندما نقوم بتشغيل الغلاية سائل  يملأ الغلاية، حيث تبلغ سعتها ثلاثة لترات، هذا السائل يتكون من مياه غير نقية  مع زيوت وأحماض مختلفة.

يعد التخلص من هذا السائل صعبًا للغاية، خاصة إذا كانت غلاية التكثيف الموجودة فيها غير متصلة بنظام صرف صحي مركزي.

أسباب انفجار غلاية التكثيف

•  تسبب تحجيم الألواح وتسخينها بشكل مفرط أو انخفاض مستوى المياه في انفجار الغلاية، كما يؤدي توقف صمام الأمان وارتفاع درجة الحرارة والضغط إلى ذلك أيضًا.

الغلايات العمودية

في هذا النوع من الغلايات، يتم وضع أنبوب المياه بشكل رأسي بدلاً من تركيبه بشكل أفقي. وتستخدم الغلايات العمودية بشكل عام في المركبات والآلات التي تعمل بالبخار، مثل القوارب البخارية.

مشاكل الغلاية العمودية

بسبب حجمها الصغير، تنتج منطقة الشباك كمية أقل من البخار، وبسبب قصر طول أنابيبها، يجب الحفاظ على نفس الطول لتقليل الارتفاع. وبسبب هذا، يتم فقدان كمية كبيرة من الحرارة المتاحة خلال المدخنة، حيث لا يمكن تسخين الأنابيب وتتراكم الرواسب في صفيحة الأنبوب السفلية التي تقع فوق صندوق الاحتراق.

أسباب انفجار الغلاية العمودية

• يمكن أن تنفجر الغلايات العمودية إذا حدث انخفاض في مستوى الماء داخل الغلاية، أو إذا كان هناك تراكمات من التكلس على جدار الغلاية.
• إذا كانت نسبة الحديد عالية في الماء المغلي، فقد يؤدي ذلك إلى تآكله.

غلايات بخارية أخرى

هناك أنواع أخرى من الغلايات تختلف باختلاف نوع الوقود المستخدم، فهناك غلايات تعمل بالمازوت وغلايات بخارية تعمل بالبترول والغاز. تم إنتاج الغلايات البخارية منذ فترة طويلة جدا حيث كانت تستخدم في صناعة المتفجرات وإنتاج أشياء أخرى تستخدم في الحروب.

مع تطور الزمن، تم تحسين الغلايات البخارية حيث كان يتم استخدامها في العصور الوسطى لتجفيف الخضروات والفواكه، وإنتاج الألبان والمنتجات السكرية، وينتج عن استخدام الغلاية البخارية طعاما صحيا وآمنا يمكن حفظه لفترات طويلة، وبعد ذلك يتم بيعها من قبل المصانع.

في يومنا هذا، يستخدم الناس الغلايات البخارية بشكل أقل بسبب تطور التكنولوجيا وظهور اختراعات أخرى أكثر كفاءة وأقل تكلفة، ويمكن استخدام الأواني الموجودة في الغلايات البخارية في أنشطة كيميائيةأخرى.