( المــــراجل البخاريـــة ) أخطارها – أساليب الوقاية منهـا

( المــــراجل البخاريـــة ) أخطارها – أساليب الوقاية منهـا 1- المراجل البخارية : هي عبارة عن بناء من الصلب القوي وفي بعض الأنواع من الداخل بالطوب الحراري ومملوء جزئيا بالماء الذي يتم تحويله إلي بخار بالتسخين والبخار الناتج يستعمل في توليد القوي الكهربية أو في العمليات الصناعية والخدمية . 2- المتطلبات الواجب توافرها في المراجل البخارية : 1- أت تتوافر فيها المتانه وسهولة التركيب . 2- أن تكون المواد المستخمة في تصنيعها محددة بالمواصفات العالمية . 3- زيادة أسطح التسخين لإتمام عملية التبادل الحراري بكفاءة عالية . 4- جميع الملحقات المتصلة بالغلاية يتم فحصها جيدا . 5- أن يكون حيز البخار داخل الغلاية كبير لإمكانية التحرك الحر للبخار من المياه ( عملية فصل البخار من المياه ) . 6- أن يمون بيت النار ( الفرن ) كاف لتحقيق الإحتراق الكامل للغازات قبل خروج العادم من المدخنه . 7- أن يتم تحريك المياه بصفه منتظمة حتي يكون هناك توزيع منتظم لدرجة الحرارة سواء كانت داخل المواسير أو داخل بدن المراجل . 3- المتطلبات الواجب توافرها في معدن المراجل التجارية : 1- يجب أن يكون المعدن قابل للتغير في الشكل بدون حدوث كسر وتسمي بالمطولية DUCTILITY . 2- أن يمون المعدن قابل لإستعادة شكله بعد زوال الأحمال المؤثرة ليه وتسمي ELASTICITY ( المرونه ). 3- عند حدوث تغير في شكل المعدن يتم التغير في الشكل بدون كسر أو شروخ دقيقة وتسمي الطرفية MALLEABILITY . 4- أن يكون سطح المعدن صلد وغير قابل للتآكل وتسمي هذه الخاصية بالصلاده HARDNESS . 5- أن يقاوم المعدن الإجهادات المتكررة سواء كانت لي أو انحناء وتسمي هذه الخاصية TOUGHNESS . 6- أن يكون المعدن متجانس في ترتيب التنظيمية البنية الداخلية HOMOGENEITY . 7- أن يتحمل المعدن لاجهادات شد عالية ( المقاومة القصوي للشد ) . 8- قابلية المعدن لتخزين الطاقة تحت الجهادات العلية ثم استعادتعا بعد زوال الحمل وتسمي هذه الخاصية بالرجوعية RESILIENCE . أنواع المراجل البخارية :يمكن تصنيف المراجل البخارية بعدة طرق تبعا للآتي : 1- حسب مركز الوعاء ( SHELL ) اذا كان أفقي أو رأسي . 2- حسب الإستعمال إذا كان متحرك أو ثابت أو بحري . 3- حسب وضع فرن الإشتعال ( داخلي – خارجي ) . 4- حسب الوضع النسبي للمياه وغازات الإحتراق وتنقسم إلي : أ – مراجل مواسير اللهب ب – مراجل مواسير المياه . 5- مراجل ذات نوعية خاصة . الفرق بين مراجل مواسير اللهب ومراجل مواسير المياه : في مراجل مواسير المياه تكون المياه محبطة بمواسير اللهب من الخارج والحريق يتم داخل المواسير أما مراجل مواسير المياه حيث تمر المياه داخل المواسير ويكون الحريق ونواتج الإحتراق من الخارج . أنواع مراجل مواسير اللهب 1- مراجل مواسير لهب اسطوانية أفقية ( نوع جاف ) . 2- مراجل مواسير لهب أسطوانية رأسية ( نوع جاف ) . 3- مراجل مواسير لهب رأسية ( نوع رطب ) 4- مراجل مواسير لهب ذات مسارين أو ثلاثة مسارات . 5- مراجل مواسير لهب للقاطرات . المكونات الأساسية لمراجل مواسير اللهب : 1- البدن ( الجسم ) وعادة يكون علي شكل اسطوانه . 2- غرفة لهب أمامية 3- محبس الضغط 4- فتحة محبس للتهوية صمام أمان . 6- جهاز بيان مستوي المياه . 7- فتحة تفتيش 8- فاصل مياه 9- فتحة خروج مياه . 10- فرن ( تبريد خلفي بالماء ) .11- التهوية الخلفية . 12- مخرج الغازات . 13- مواسير الدخان 14- سخان الوقود ( أ ) عوامة خارجية . 15- ماسورة اللهب الرئيسية . 16- فتحات تنظيف . 17- عوامة داخلية . 18- العزل الخارجي . 19- شاسيه . 20- ولاعة . 21- مروحة هواء 22- لوحة تشغيل . مراجل مواسير المياه : المكونات الأساسية لمراجل مواسير المياه . 1- صمام عدم رجوع مركب علي مدخل مياه التغذية . 2- مواسير الموفر . 3- أسطوانة ( المياه- البخار ) . 4- طلمبة دفع المياه 5- الموزع . 6- غرفة الحريق . 7- مواسير المبخر . 8- مواسير التحميض . 9- مخرج الخار المحمص . ولضمان سلامة وأمان مراجل مواسير المياه من الإنفجار نتيجة انخفاض مستوي المياه تكون كمية المياه المستخدمه في توليد البخار عشرة أمثال كمية البخار المتولده . تكون البخار : يتكون البخار داخل الغلاية ( المرجل ) تحت ضغط ثابت ودرجة حرارة ثابته ويزداد الضغط ودرجة الحرارة عند الحصول علي بخار محمص اذ تصل درجة الحرارة في بعض الأحيان ( 320 -515C ) والضغط من 20 ضغط جو إلي 120 ضغط جو. ونظرا للضغوط العالية وارتفاع درجة الحرارة فإن المراجل البخارية تمثل عند تعرضها للإنفجار خطرا جسيما علي المنشأة المقام عليها المرجل والمنشآت المجاورة لذلك نص عليها القانون رقم 55 لسنة 1977 والقرار رقم 49 لسنة 1978 والخاص باللائحة التفيذية للقانون وقد ألزم الملك باتباع الإشتراطات العامة والفنية الخاصة بإقامة المرجل وكذلك التفتيش الدوري واجراء مخاطر المراجل البخارية : تعتبر المراجل البخارية مخزنا كبيرا للطاقة حيث يمكن انفجارها عند حدوث خلل في أجهزة وسائل التحكم والأمان أو وجود أي قوي متزايده لذلك فهي تعتبر مثل القنبلة الموقوتة ويكون انفجار المرجل التجاري إما انفجارا كليا أو انفجارا جزئيا لبعض المكونات الداخلية يرجع للأسباب التالية : 1- انخفاض مستوي المياه داخل المرجل يصاحبه ارتقاع في درجة الحرارة والضغط مما يؤدي إلي حدوث انفجار للمرجل . 2- تكون الرغوة داخل المرجل مما يؤدي إلي بيات وهمي لمستوي المياه داخل المرجل ويرجع تمون الرغوة إلي سوء عملية المعالجة لمياه التغذية . 3- الإنخفاض المفاجيء لمستوي المياه داخل المرجل نتيجة سحب كمية كبيرة من البخار الخارج عند الطلب نظرا لضيق حيز البخار داخل المرجل . 4- حدوث ارتخاء في ماسورة اللهب الرئيسية . 5- حدوث انتفاخات في ماسورة اللهب الرئيسية أو في بدن غرفة الحريق . 6- حدوث تآكل في مكونات المرجل نتيجة ترسيب الأملاح أو وجود الأكسجين الذائب في مياه التغذية أو تكون الأحماض الكربونية تأثير الهيدروجين : يحدث انهيار لمكونات المرجل الداخلية نتيجة تكون الهيدروجين وتغلغله في بنية المعدن علي حدود الحبيبات ينتج عن تفاعل علي كربيد الحديد مكونه غاز الميثان وعند زيادة ضغط الغاز يحدث فصل لجزيئات المعدن مسببا شروخ دقيقة تتزايد حتي يحدث الكسر. 8- تأثير الأكسجين : أكثر المكونات التي تتأثر بالأكسجين في المراجل البخارية هو الموفر وكذلك سخانات مياه التغذية ومواسير المحمص ويؤدي الأكسجين لحدوث حفر دقيقة ( Pits ) في المعدن مما يجعل تلك الحفر مركز للاجتهادات ينتج عنها شروخ دقيقة بفعل اجهد الكلال ( fatigue ) . 9 - تأثير هيدروكسيد الصوديوم : يؤدي لحدوث قصافة للمعدن مما يؤدي لعدم حدوث استجابة للمعدن للتمدد والإنكماش مما يسبب في انهياره . 10- عيوب ناشئة عند تشكيل المعدن وتتمثل في الآتي : أ- وجود بخبخة ( voids ) فراغات في معدن المواسير أو شروخ في تماسيح الحديد ( ingot ) . ب- وجود أخطاء في عملية التصنيع خوصا عند الوصلات ناتج عن سوء عملية الدرفلة . ج- وجود أخطاء ناتجة عن عمليات اللحام . 11- انهيار المعدن نتيجة سوء عمليات اللحام : بسبب زيادة المسامية ووجود شوائب في منطقة اللحام والإنصهار الغير كامل وعدم تغلغل معدم اللحام لملء منطقة اللحام . - المسامية ( porsoity ) : تنشأ نتيجة وجود فقاعات غازية في منطقة اللحام . . - الشوائب ( slag inclusions ) عبارة عن شوائب الخبث الناتج من عملية اللحام وتترسب مع المعدن المصهور وتكون منطقة عازلة تمثل شرخ بطول اللحام . - الإنصهار الغير كامل ( incomplete fusion ) : يمكن التغلب علي تلك المشكلة بزيادة التيار الكهربي للحام وتقليل سرعة اللحام . - حدوث قطع منخفض لمنطقة اللحام ( شروخ دقيقة ) under cut : يحدث انصهار للمعدن ينتج عن طريق اجهاد الكلال الميكانيكي أو الحراري . - عدم التغلغل الكاف لملء منطقة اللحام : يؤدي إلي انصهار المعدن عند تعرض لاجهاد ميكانيكي – حراري 12- تأثير نواتج الإحتراق : تنشأ مركبات الفانديوم والصوديوم الناتجة عن حرق الوقود ( N20 – V2O5 ) هذه المركبات تعمل علي سرعة أكسدة معدن المواسير وهذه الأكسده تعمل علي تقليل سمك المعدن وبالتالي تقل المساحة المعرضه للاجتهادات الحرارية مما يعرض المعدن للكسر . لذلك يجب ضبط نسبة خلط الهواء مع الوقود لتقادي تكون مركبات الفانديوم . - بالإضافة إلي مركبات الفانديوم والصوديوم وجود ثاني أكسيد الكبريت ( So3 – So2 ) وبخار الماء ( H2o ) وثاني أكسيد الكربون ( Co2 ) واول أكسيد الكربون ( Co ) . 13- حدوث اختلاف فى الخواص الميكانيكية للمعدن نتيجة تعرضة للحرارة العلية من جانب ويتعرض للتبريد من جانب آخر مما يؤدي إلي عدم إستجابة المعدن للتمدد والإنكماش أو حدوث ترسيب عند الوصلات والدعامات الرابطة للمواسير والألواح . وسائل التحكم والأمان في المراجل البخارية : تتضمن تلك الوسائل الصمامات والعدادات والوصلات والأجهزة المتصلة مباشرة بالمرجل وتكون ضرورية للتشغيل بكفاءة وأمان ومن أهم تلك الوسائل : 1- صمام الأمان safety valve : ويعمل علي تصريف البخار لتفادي زيادة الضغط وعدم حدوث انهيار للمرجل . 2- عداد يبين ضغط ( steam gage ) : يبين ضغط البخار داخل المرجل . 3- زجاجة البياان water gage : لمعاينة مستوي المياه داخل المرجل . ( 3) عوامة : لتشغيل طلمبة مياه التغذية عند انخفاض مستوي المياه داخل المرجل . 4- صمام منع ( إيقاف ) stop valve : يتحكم في تصريف البخار من المرجل بحيث يسمح بمرور البخار أو يقطعه حسب الطلب . 5- وصلات التغذية وتتضمن : مواسير تغذية المياه إلي المرجل والصمامات المركبة علي خطوط تلك المواسير . أ- صمام عدم الرجوع check valve . ب- صمام منع ( إيقاف ) stop valve . ج- مواسير المياه الناقلة إلي المرجل . 6- وصلات تصريف ( blow off connection ) : وتشمل مجموعة المواسير والصمامات الخاصة بتقليل تركيز الشوائب الذائبة في مياه المرجل وذلك يتصرف الحمأة أو الرواسب وتفريغ الغلاية عند الضرورة . أ- صمام تصريف BLOW OFF VALVE . 7- السيفون SIPHON : فائدته منع البخار من الدخول إلي مبين ضغط البخار ويوجد ثلاثة أنواع من السيفون : أ- سيفون أنبوبي ب- سيفون مشع ج- سيفون علي شكل حرف ( U ) . 8- تركيب ترمومتر لقياس درجة حرارة العادم لضمان حدوث التبادل الحراري والأحتراق الكامل للوقود . إختيار صمام الأمان ( السعة ) : يمكن إجراء اختيار صمام الأمان أثناء تشغيل المرجل وذلك باجراء إيقاف سحب لكمية البخار داخل الغلاية ثم تشغيل الغلاية بأقصي حمل تحت تلك الظروف . صمام الامان لا يسمح بزيادة الضغط أكثر من 6 % فوق أقصي ضغط تشغيل حيث يقوم بتصريف البخار الزائد . التحكم في عملية الإحتراق ( الولاعة ) : لاتمام عملية الإحتراق بأمان للمراجل البخارية يجب أن يشتمل نظام الإشعال علي صمام أمام ايقاف FLAM FAILURE ,LIMIT SWITCHES ,SAFETY SHUT VALVE برنامج لبدء التشغيل والإيقاف. ويحقق نظام التحكم في الإشتعال لأي إستجابة للمرجل عند التغير في كمية البخار المطلوب سحبها كذلك ايقاف الشعلة في وجود أي ظروف غير آمنه . المباديء الأساسية لأنظمة التحكم في عملية الإشتعال : 1- OFF- ON 2- POSITIONING 3- METERING . أولا : OFF – ON : يستعمل هذا النظام بين مستويين للبخار عند بداية التشغيل وعند الإيقاف حيث يعمل علي قطع الوقود والهواء الواصل إلي الشعلة . من عيوب هذا النظام الفقد في الحرارة عند ايقاف المرجل وبالتالي نقل كفاءة المرجل . ثانيا POSITIONING : من خلال هذا النظام يتم التحكم في نسبة خلط الهواء والوقود مع تغير الاحمال وبالتالي لا يحدث من خلال هذا النظام فق فقد حرارة المرجل . ثالثا : METERING TYPE CONTROL : من خلال هذا النظام يتم التحكم في نسبة الخلط بين الوقود والهواء ولكن يستعمل عندما يتم تشغيل المرجل تحت أحمال متغيرة . سحب الغازات ( نواتج الإحتراق ) DRAFT : ويعرف بالفرق في الضغط الذي يسمح بمرور الغازات من خلال فرن المرجل ومواسير اللهب والمدخنه إلي الجو وفائدته إمداد المرجل بالهواء الكاف لتحقيق الإحتراق الكامل للوقود وتحت ضغط مناسب ليتحكم في مقاومة الإحتكاك الناشيء عن بدن المرجل والمواسير وحوائط الفرن وبطانة المدخنه . طرق سحب الغازات من المرجل : 1- السحب الطبيعي : ويتم التحكم في عملية السحب الطبيعي يدويا وذلك بالتحكم بفتحة بوابة مثبتة في المدخنه . 2- السحب الميكانيكي : ويتم التحكم في عملية السحب عن طريق مروحة وأحيانا يستعمل بدفع تيار من البخار . * المدخنه : وتتم عن طريقها التخلص من نواتج الإحتراق الناتجة من حرق الوقود المستعمل في المرجل وتركب المدخنه من الصلب أو الطوب أو الخرسانه وتبطن من الداخل FIREBRICK أو بمادة مقاومة لحريق . المباديء الأساسية الواجب توافرها عند تصميم المدخنه : 1- أن يكون ارتفاع المدخنه يحقق عملية سحب الغازات المطلوبة من داخل المرجل . 2- مساحة مقطع المدخنه يكون مناسب لأحمال المرجل . 3- أن يكون تثبيتها متينا وقاعدتها مناسبة للإرتفاع . 4- تقاوم الضغط الناشيء عن الرياح ومقاومة للعوامل الجوية ( المطر والحرارة ) . 5- تبطن من الداخل لحماية جسم المدخنه وتفادي حدوث فقد في الحرارة من خلال الإشعاع . الغرض من تبطين المدخنه : 1 - عدم حدوث تمدد نتيجة الفرق في درجة حرارة الغازات الماره في داخل المدخنه ودرجة حرارة الهواء علي السطح الخارجي . 2 - حماية جسم المدخنه بفعل التآكل الناشيء من نواتج احتراق الوقود . 3 - تغيير البطانه الداخلية دون الحاجة لتغيير المدخنه كليا . حساب DRAFT PRESSURE : DP = 0.52 X H X P ( 1/TO – 1/TC ) . حساب ارتفاع المدخنه : H = DP 0.52 P (1/TO – 1/TC ) DP: DRAF PRESSURE H: HIGH OF CHIMNEY P: ATM. PRESSURE TO: OUTSIDE TEMPERATURE TC: TEMPERATURE OF CHIMNEY GAS ABSOLUTE . اجراءات الصايانه المتبعة عند اخراج المراجل من الخدمه مؤقتا : 1- نزع جميع الفيوزات من الدائرة الكهربية للشعلة . 2- تنظيف السناج من الفرن والمواسير . 3- اجراء عملية التفريغ للمرجل . 4- التخلص من الرواسب والشوائب المترسبة داخل المرجل . 5- تركيب طبب تمنع التسريب وتغيير العوازل التالفة . 6- اجراء تنظيف واصلاح شامل لجميع الملحقات المركبة علي المرجل مثل صمام الامان وزجاجة بيان الصمامات والمحابس . الإجراءات المتبعة عند اعادة المرجل للخدمه : 1- ملء المرجل بالمياه إلي مستوي التشغيل . 2- تركيب الفيوزات بعد تغييرها . 3- اختيار جميع وسائل التحكم والأمان علي المرجل وتشمل : صمام الأمان - محابس مياه التغذية - ومحابس الوقود . إجراءات الصيانه والإصلاحات للمرجل : 1- إجراء عمليات اللحام للشروخ بأشعة X . 2- اجراء عمليات الإصلاحات باللحام والترميم ( الترقيع ) بقطع من الصاج للبدن وللمواسير . 3- كيفية استخراج مواسير الدخان التالفة من مراجل مواسير اللهب . أ- المواسير المتواجده في مركز الملف . ب- المواسير المتواجده في قاع الملف . 4- الإجراءات المتبعة عند إحلال وتجديد مواسير الدخان في مراجل مواسير اللهب . 5- تركيب المراجل . فحص وصيانة المرجل من الداخل : - بعد إجراءات عمليات النظافة للمرجل من الداخل يتم فحص جميع الألواح الصاج والمواسير والبرشام والمسامير والدعامات وباقي المكونات الداخلية من ناحية عدم وجود تآكل أو كسور أو شروخ دقيقة أو تغيير في الشكل . - وفي حالة وجود شروخ في الدعامات أو عيوب في وصلات البرشام يتم إعادة الثقوب الخاصة بوصلات البرشام بثقوب علي شكل مسلوب . - لاجراء الفحص الخارجي للمرجل يتم الكشف علي المسامير الخارجية والعزل الخاص بالفرق والتأكد من عدم وجود تصدع في الأعمده الحامله للمرجل والأعتاب ( BEAMS ) فحص المواسير والألواح التي تكون في اتجاه النار والتخلص من الشوائب المترسبة عليها والحمأة أما في الجانب الخاص بالمياه فيجب ملاحظة سمك معدن الألواح والمواسير . - تنظيف أسطح التسخين . - يجب تنظيف الأسطح المعرضة للتسخين من السناج المترسب عليها سواء من الداخل أو من الخارج - وذلك باستعمال HAND SCRAPER ثم بعد ذلك يتم التنظيف باستعمال الهواء المضغوط . - يجب إجراء عملية التبريد أولا قبل إزالة السناج والرواسب من الأولواح أو داخل المواسير وخارجها . معالجة مياه التغذية : الغرض من عملية المعالجة لمياه التغذية قبل إستعمالها داخل المرجل للتخلص من وجود الرغوة داخل المرجل وترسيب الحمأة وتكون القشور علي أسطح التسخين والتي تعوق انتقال الحرارة من خلال المعدن ( فقد في الحرارة ) مما يؤدي إالي حرق المعدن . أهم الشوائب المتواجده في مياه التغذية : 1- مواد علي شكل قشور تتكون من كربونات وسلفات الكالسيوم والماغنيسيوم . 2- تكون رغوة من مواد معدنية أو عضوية . 3- ثكون الحمأة وتكون من جزئيات صلبة أما معدنية أو عضوية تكون عالقة في مياه التغذية . 4- CORROSIV SUBSTANCE : وهي عبارة عن مركبات كيميائية منها كلوريد الماغنيسيوم والأحماض الكربونية وغاز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون . طرق معالجة مياه التغذية : يوجد ثلاثة طرق لمعالجة مياه التغذية : 1- الطريقة الميكانيكية : وتستخدم في عملية معالجة الفلاتر وخزانات الترسيب . 2-الطريقة الكيميائية : وتستخدم المركبات الكيميائية لإتمام عملية المعالجة قبل دخول مياه التغذية للمرجل أو بعد دخولها . 3-الطريقة الحرارية : حيث تستخدم سخانات لإجراء عملية المعالجة لمياه التغذية . المواد الكيميائية المستخدمة في معالجة مياه التغذية . أ‌- جير مطفي ( CA ( OH ) 2 ) SLAKED FIME . ب‌- كربونات الصوديوم ( NACO3 ) SAD ASH . - التخلص من الهواء والغازات المذابة من مياه التغذية . - التخلص من الشوائب المترسبة والعالقة في مياه التغذية بصفة مستمرة . إحتياطات السلامة للمراجل التجارية : لتأمين وسلامة المنشأة من مخاطر الإنفجارات للمرجل نتبع الآتي : 1- جميع أجهزة التحكم المتصلة بالمرجل توضع تحت المراقبة والمتابعة الدقيقة لتوفير أقصي حماية للمرجل لعدم حدوث الإنفجار ( بيان الضغط – مستوي المياه – درجة الحرارة ) 2- توفير وسائل اللإنذار واللوحات الإرشادية والتحذيرية لإعطاء إشارات صوتية عند حدوث أي خطر من قبل المرجل . 3- توفير أجهزة مكافحة الحريق داخل غرفة المرجل مع ترك مسافات جانبية كافية لاجراء عملية الصيانه والإختبارات للمرجل 4- تعليق حساسات أعلي المرجل خصوصا عند منطقة الولاعة ( الشعلة ) وتكون متصلة بأجهزة مكافحة الحريق ذاتيا . 5- عدم وجود مواد قابلة للإشتعال في الفراغ الموجود بين المرجل وحوائط المبني به . 6- تدريب القائمين علي إدارة وتشغيل المرجل . 7- عزل جميع الوصلات الكهربية عزلا جيدا وكذلك تغطية مواسير البخار بعوازل حرارية . 8- الكشف علي خطوط البخار ومياه التغذية للتأكد من عدم وجود أي تسريب . 9- إجراء عمليات الصيانة الدورية . 10- أن تكون مدخنة المرجل بارتفاع لا يقل عن 2 متر أعلي مبني بالمنطقة في دائرة نصف قطرها 50 م وأن تزود نهايتها بمانع للشرر . 11- إجراء عملية المراجعة والفحص الدوري للمياه المعالجة بصفة مستمرة للتأكد من عدم وجود أملاح في مياه التغذية قبل دخولها للمرجل . فحص وأختبار المرجل : 1- يتم تبريد المرجل ببطء . 2- تفريغ المرجل من الماء بفتح صمام التفريغ أسف المرجل مع فتح الصمامات المركبة علي خط المياه لتسمح بدخول الهواء داخل المرجل لتفادي حدوث تخلخل هواء داخل المرجل .