أنواع البويلرات ومميزاتها .. واستخداماتها

مرجل البخار

المرجل البخاري هو وعاء محكم الغلق يستخدم لتسخين الماء حتى يصل إلى نقطة الغليان، ثم يتحول الماء إلى بخار ويوفر ضغطا أعلى من الضغط الجوي، ويتم ذلك عن طريق تطبيق الطاقة التي تنتج احتراق الوقود بشكل مباشر، ويعرف أيضا بمولد البخار.

وعموما، يعد المرجل جزءا أساسيا لا يمكن الاستغناء عنه في نظام التدفئة العالمي المستخدم في محطات توليد الطاقة المختلفة، ويتعاون المرجل مع أنظمة انبعاث الحرارة وتوزيعها والتحكم بها، ويعد المرجل المكون الرئيسي لعمل محطات الطاقة الحرارية، وعادة ما يتم تصنيع المرجل من الصلب ليتحمل الضغط العالي والارتفاع الشديد في درجات الحرارة، ويتم دمج المرجل مع نظام يحتوي على مكونات متعددة.

مكونات أنظمة المراجل البخارية

يتكون المرجل من ثلاثة مكونات رئيسية وهي نظام البخار ونظام تغذية المياه ونظام الوقود.

• نظام تغذية المياه: هدف هذا النظام هو تنظيم تحويل الماء إلى بخار داخل المرجل البخاري، ويتكون هذا النظام من نوعين، وهما النظام المغلق للتغذية والنظام المفتوح للتغذية.
• يوجد نوعان من المصادر الرئيسية لمياه التغذية، وهما الماء الخام أو الماء الإضافي الذي يأتي من خارج وحدة المرجل، والبخار المكثف.
• نظام البخار: يعتبر هذا النظام هو النظام الرئيسي في عملية توليد البخار، وتتحمل أنظمة البخار بشكل عام مسؤولية التحكم في جمع البخار الناتج عن تلك العملية.
• تعمل أنظمة البخار عن طريق إرسال البخار المتولد عبر الأنابيب إلى نقطة الاستخدام، ويتم ذلك طوال فترة العملية، وتستخدم مقاييس ضغط البخار والصمامات للتحكم في ضغط البخار.
• نظام الوقود: يتم اعتبار ذلك النظام كقلب الغلاية ويتألف من مجموعة من المعدات والمكونات اللازمة لتغذية الغلاية بالوقود لتوليد درجات حرارة عالية.
• في نظام الوقود، تعتمد المعدات المطلوبة بشكل كامل على نوع الوقود الذي سيتم استخدامه داخل المرجل.

تعريف بعض المصطلحات المستخدمة في المراجل البخارية

• غلاف المرجل: هو جسم أسطواني مجوف من الداخل يتكون من ألواح مصنوعة من الفولاذ يتم لحامها معا أو تثبيتها.
• الفرن: هو المكان الذي يحترق فيه الوقود لإنتاج الحرارة اللازمة، وتستخدم تلك الحرارة في توليد البخار في المرجل.
• شبكة القضبان الحديدية: هو مساحة تتألف من قضبان مصنوعة من الحديد الزهر، وتكون مرتبة بحيث يتم وضع الوقود عليها.
• تتم تركيب شبكة بين كل قضيبين متتاليين ويتم توفير مساحة بينهما لتسهيل تدفق الوقود بينهما من أسفل الشبكة، ويمكن أن تأخذ تلك الشبكة شكل مستطيل أو دائري.
• مساحة شبكة القضبان الحديدية: تحترق الوقود في منطقة معينة، ويتم قياسها بالمتر المربع.
• سطح التسخين: هو الجزء العلوي من المرجل الذي يتعرض للغازات الساخنة التي تنتج من مصدر الحرارة في المرجل وتتجه نحو الماء.
• مساحة الماء ومساحة البخار: حجم المرجل الذي يتم وضع به الماء يكون مساحة الماء، والمساحة المتبقية تكون مساحة البخار، وتكون ضرورية جدا لأنها تقوم بتخزين البخار وبعد ذلك سحبه من خلال أنابيب البخار.
• غازات المدخنة: تنتج بعض الغازات الساخنة بسبب وضع الوقود داخل فرن المرجل، وتشمل هذه الغازات ثاني أكسيد الكربون وغاز أول أكسيد الكربون وبخار الماء وغاز النيتروجين.

أنواع المراجل البخارية وتصنيفاتها

توجد عدة تصنيفات للمراجل البخارية، وكل تصنيف تحتوي على أنواع مختلفة من المراجل.

حسب وضعية الماء والغازات الساخنة

يوجد نوعان من المراجل: مرجل أنبوب اللهب ومرجل أنبوب الماء.

• مرجل أنبوب اللهب  (Fire Tube Boiler): تنتج الغازات الساخنة فيها نتيجة احتراق الوقود داخل المرجل، وذلك عند مرورها عبر مجموعة من الأنابيب المعروفة بأنابيب الدخان والتي تكون مغمورة في الماء، وتحدث عملية انتقال الحرارة من الغازات الساخنة إلى الماء عبر جدران تلك الأنابيب.
• مرجل أنبوب الماء (Water Tube Boiler): في هذا النوع من المراجل، يتدفق الماء من مجموعة من الأنابيب المائية، وتمر أيضا مجموعة من الغازات الساخنة التي تنتج بسبب احتراق الوقود.

حسب محور الهيكل

هناك نوعان أيضا للمرجل، المرجل العمودي والمرجل الأفقي.

• يجب أن يكون شكل المرجل العمودي ذو محور عمودي.
• يتميز المرجل الأفقي بأن شكله يحتوي على محور أفقي.

حسب موقع الفرن

هناك أيضاً نوعان من المراجل: مرجل احتراق خارجي ومرجل احتراق داخلي.

• مرجل الاحتراق الخارجي (External Fired Boiler): يتم فصل شبكة القضبان الحديدية والفرن عن الغلاف الخاص بالمرجل.
• مرجل الاحتراق الداخلي (Internally Fired Boiler):  الفرن موضوع داخل غلاف المرجل في هذا النوع.