معلومات اكثر تفصيلا
هناك أنواع مختلفة من الغلايات (المراجل)، أبسطها هو الغلايات الأسطوانية ذات الغلاف (Shell-type boiler) ، و التي يتم تسخينها بواسطة لهب مسلط على جدارها الخارجي. و ينبغي عند اختيار نوع الغلاية، أو تصميمها، أن تتم مراجعة العوامـل الحراريـة و الهيدروليكية و الإنشائية و نوع الوقود وأنظمة الاحتراق، لتناسب أغراض التشغيل.
وتختلف المشاكل المرتبطة بالغلايات عموماً تبعاً لنوع الغلاية و نظام تشغيلها، لذلك فإنه من المناسـب الإلمام ببعض المصطلحـات مثل، الغلايـة، مولدات البخار، غلايات الضغط الحرج، الضغط المنخفض، الضغط العالي، البخار، و غلايات تسخين المياه الساخنة (hot water heating boilers) . و تتضمن مواد القوانين المختلفة، و كذلك الرموز المدونة على الغلايات، التعريفات الخاصة بمتطلبات التركيب أو إعادة التفتيش، و تراخيص تشغيل الغلايات.
الغلاية أو مولد البخار : هي وعاء ضغط محكم يتم تسخين السوائل بداخله (غالباً المياه). فإذا كان الغرض من استخدام الغلاية هو الحصول على المياه الساخنة فيطلق عليها اسم سخان مياه أو "غلاية المياه الساخنة" (hot-water boiler) . أما إذا كان الغرض من استخدام الغلاية هو توليد البخار (الرطب، المشبع ، أو المحمص) تحت ضغط مرتفع فيطلق عليها اسم "مولد البخار" (steam generator) . يتم تسخين المياه في الغلاية بواسطة الحرارة الناتجة عن حرق الوقود (صلب ، سائل ، غازي)، أو باستخدام الكهرباء أو الطاقة النووية . و يتم انتقال الحرارة إلى المياه داخل الغلاية عن طريق أسطح التسخين.
و يتطلب تشغيل الغلاية و صيانتها و التفتيش عليها فريقاً من الفنيين على مستوى عال من التدريب . كما يحتم التطوير المستمر في تقنيات التحكم و أجهزة القياس إلمام القائمين بتشغيل الغلاية بإجراءات التحكم الحديثة القائمة على أساس نظام متكامل يتضمن المتغيرات التالية:
• أحمال التدفق الحراري Load flow for heat ، استخدام العمليات أو توليد الطاقة الكهربية.
• تدفق الوقود و كفاءة الاحتراق .
• تدفق الهواء اللازم للاحتراق المناسب الذي ينتج عنه أقل تركيز للملوثات .
• معدلات تدفق المياه و البخار لمتابعة التغير في الأحمال .
• معدلات سريان عوادم احتراق الوقود للحصول على أكبر قدر من الطاقة الحرارية .
كما يتطلب تشغيل الوحدات الأوتوماتيكية معرفة أساليب التشغيل الأمثل و كيفية عمل نظم التشغيل للحصول على أفضل النتائج. غير أن تشغيل الوحدات الأوتوماتيكية لا يغني عن الإلمام التام بأساليب التشغيل اليدوي التي يتم اللجوء إليها في حالة حدوث أعطال طارئة مما يلزم القائمين على عمليات التشغيل معرفة كافة تفاصيل نظام الغلاية حتى يتمكنوا من إصلاح الأعطال بشكل سريع. و في حالة استحالة التعرف على الأعطال فإنه يمكن بواسطة أجهزة القياس الحديثة و البرمجيات تتبع العمليات في مختلف مراحل نظام الغلاية لمعرفة إذا ما كان العطل مرتبط فقط بأجهزة القياس أم أن أحد مكونات النظام أصابه عطل كهربي أو ميكانيكي. و توفر المدخنة مصرفاً لسحب الغازات العادمة، و يعتبر ارتفاعها من المتغيرات الهامة في عملية تشغيل الغلاية .
2- وصف وحدات توليد الطاقة/ وحدات الطاقة الحرارية
تعتبر وحدات توليد البخار هي أهم مصادر الطاقة في المنشآت الصناعية. و تتضمن تلك الوحدات خطين رئيسيين، خط الوقود و خط المياه، و هما خطان منفصلان تماماً عن بعضهما من حيث انتقال الكتلة (mass transfer) ، و العلاقة الوحيدة بين الخطين تتم من خلال انتقال الحرارة الناتجة من حرق الوقود إلى المياه و التي ينتج عنها توليد البخار . و يمكن التفريق بين وحدات توليد البخار المختلفة اعتماداً على ما يلي:
• نوع وحدة توليد البخار .
• الاستخدام .
• نوع الوقود .
• التقنية المستخدمة لمعالجة المياه .
و هناك وحدات أخرى لتوليد الطاقة يتم استخدامها في الصناعة مثل:
• مولدات الديزل .
• التوربينات الغازية .
تصنيف الغلايات وفقاً لنوع وحدة توليد البخار (الشكل العام)
لا يوجد ارتباط مباشر بين أنواع الغلايات و انبعاث الملوثات في ظروف التشغيل العادية، و مع ذلك فإن الإلمام بكيفية تشغيل كل نوع منها يلقي الضوء على عمليات التحكم في التشغيل لتجنب الأعطال من خلال الصيانة الوقائية .
-1 غلايات مواسير اللهب (Fire-tube boiler) :
في هذا النوع من الغلايات تتدفق الغازات المرتفعة فى درجة حرارتها الناتجة عن الاحتراق عبر قنوات (غالباً ما تكون على شكل مواسير) تمر داخل وعاء للماء . كما يحتوي هذا الوعاء أيضاً ماسورة كبيرة (ماسورة اللهب flame tube ) يتم بداخلها حرق الوقود . غالباً ما تستخدم غلايات مواسير اللهب لأغراض التسخين و الأغراض التجارية و الاستخدامـات الصناعيـة. و تؤثر متطلبات انتقال الحرارة على شكل الغلاية و تركيبها بحيث يسمح تصميمها باستخلاص و نقل أكبر قدر من الطاقة الحرارية الناتجة عن الاحتراق إلى المياه .
و تباع غلايات مواسير اللهب في شكل وحدة واحدة تتضمن وعاء الضغط (pressure vessel)، الحارق أو الولاعة و المكونات الأخرى مجمعة على شكل وحدة يتم اختبارها بالكامل من قبل المصنع قبل شحنها إلى الجهة المطلوبة و يتم تسليمها كمنتج سابق التركيب و معد ليحتل مكانه المحدد داخل المنشأة بسرعة بعد التوصيل بمصادر الكهرباء و خط إمداد الوقود و المياه.
-2 غلايات مواسير المياه (Water Tube Boiler)
في هذا النوع من الغلايات تتواجد المياه داخل مواسير حيث تتدفق نواتج الاحتراق (الغازات الساخنة) من حولها .
تتكون أسطح التسخين في الغلاية من مجموعة من المواسير، بعضها معرض مباشرة للهب و البعض الآخر معرض لتدفق الغازات الساخنة الناتجة عن احتراق الوقود . و تزود مجموعات المواسير بعوارض جارفة (Baffles) تعمل على إيجاد مسارات متعددة لتيار الغازات الساخنة المتدفق لتزيد من كفاءة أسطح التسخين . و بهذا تنتقل الحرارة إلى المياه في الغلاية عبر مواسير رقيقة المقطع مقارنةً بسمك جدار غلاية مواسير اللهب. و يمكن بالتالي زيادة ضغط التشغيل (working pressure) أكثر مما هو متاح في غلايات مواسير اللهب . كما يمتاز هذا النوع من الغلايات عن غلايات مواسير اللهب من ناحية انخفاض الأضرار التي قد تنتج من حدوث تشققات بأحد المواسير إذا ما قورنت بالأضرار التي قد تنتج من جراء تصدع أو تشقق الغلاف المحيط بغلاية مواسير اللهب .
3 الغلايات المركبة (Composite Boiler)
تقوم فكرة تصميم هذا النوع الحديث من الغلايات على دمج طريقة تشغيل غلايات مواسير اللهب و مواسير المياه معاً
تصنيف الغلايات وفقاً للاستخدام
يمكن تقسيم أنظمة الغلايات إلى:
1) غلايات لتوليد الطاقة الكهربية .
2) غلايات البخار عالي الضغط للاستخدام الصناعي .
3) غلايات البخار منخفض الضغط للاستخدام الصناعي .
4) أنظمة التسخين بالبخار .
5) أنظمة المياه الساخنة، منخفضة الضغط و عالية الضغط .
6) أنظمة تستخدم سوائل تسخين أخرى غير دورة المياه-البخار (مثل زيوت dowtherm )