تصنيف الغلايات وبنيتها: الأنواع، المكونات، ومعايير السلامة

تصنيف الغلايات وبنيتها: الأنواع، المكونات، ومعايير السلامة

ما هي الأنواع المختلفة للغلايات؟
تُصنَّف المراجل وفقًا لمعايير متعددة لتلبية الاحتياجات الصناعية والتجارية والمدنية المتنوعة. وفيما يلي تقسيم تفصيلي:

١. تصنيف المراجل حسب الاستخدام
- مراجل محطات الطاقة (لتوليد الكهرباء)
- مراجل صناعية (للاستخدام في التصنيع والمعالجة وغيرها)
- مراجل منزلية (للتدفئة المنزلية/المياه الساخنة)
- مراجل بحرية (للسفن والقوارب)
- مراجل قاطرات (للقطارات)

٢. تصنيف المراجل حسب وسط انتقال الحرارة
- مراجل البخار (الأكثر شيوعًا في العمليات الصناعية)
- مراجل المياه الساخنة ( لأنظمة التدفئة)
- غلايات مركبة تعمل بالبخار والماء (ذات غرضين)
- أفران الهواء الساخن (لتطبيقات التجفيف)
- غلايات وسائط حرارية عضوية (للتسخين عند درجات حرارة مرتفعة)
- غلايات وسائط خاصة (مثل غلايات الملح المنصهر)

٣. تصنيف الغلايات حسب نوع الوقود/مصدر الحرارة
- غلايات تعمل بالفحم (تقليدية، تستخدم الفحم كوقود)
- غلايات تعمل بالزيت أو الغاز (أنظف، تستخدم الزيت أو الغاز الطبيعي كوقود)
- غلايات تعمل بالكتلة الحيوية (صديقة للبيئة، تستخدم الخشب أو قش القصب أو النفايات كوقود)
- غلايات تعمل بالطاقة النووية (للمحطات الكهربائية الكبيرة)
- غلايات استعادة الحرارة المهدرة (تعيد استخدام الحرارة المهدرة من العمليات الصناعية)
- الغلايات الكهربائية (للاستخدام منخفض الانبعاثات وبالمقياس الصغير)

٤. تصنيف الغلايات حسب تصنيف الضغط
- الغلايات فوق الحرجة (الضغط ≥ ٢٢,١ ميغاباسكال)
- الغلايات دون الحرجة (١٦,٧ ميغاباسكال ≤ الضغط < ٢٢,١ ميغاباسكال)
- الغلايات ذات الضغط الفائق العالي (١٣,٧ ميغاباسكال ≤ الضغط < ١٦,٧ ميغاباسكال)
- الغلايات عالية الضغط (٩,٨ ميغاباسكال ≤ الضغط < ١٣,٧ ميغاباسكال)
- الغلايات دون عالية الضغط (٥,٣ ميغاباسكال ≤ الضغط < ٩,٨ ميغاباسكال)
- الغلايات متوسطة الضغط (٣,٨ ميغاباسكال ≤ الضغط < ٥,٣ ميغاباسكال)
- الغلايات منخفضة الضغط (الضغط < ٣,٨ ميغاباسكال)

٥. تصنيفات أخرى للغلايات
- حسب التركيب: غلايات أنابيب مائية، غلايات أنابيب نارية، غلايات مركبة من النوع المائي-الناري
- حسب التدوير: غلايات ذات تدوير طبيعي، غلايات ذات تدوير إجباري، غلايات ذات تدفق واحد (Once-through)
- حسب طريقة الاحتراق: غلايات تعمل بالوقود الصلب على شبكة احتراق، غلايات تعمل بالوقود المسحوق، غلايات تعمل بطبقة وقود متحركة (Fluidized Bed)
- حسب طريقة التوريد: غلايات تُركَّب في الموقع، غلايات مجمعة مسبقًا، غلايات جاهزة (Package Boilers)
- حسب لوائح التصنيع: الفئة أ/ب/ج/د (معايير إنتاج الغلايات في الصين)

هيكل الغلاية: المكونات الرئيسية والمتطلبات الأساسية
تتكوّن الغلاية من الجسم الرئيسي (الأجزاء الأساسية لتوليد البخار) والمعدات المساعدة. وتكتسي السلامة أهمية قصوى، إذ تعمل الغلايات تحت درجات حرارة وضغوط مرتفعة، لذا تخضع تصاميمها وإنتاجها لتنظيمات صارمة.

المكونات الرئيسية للجسم الرئيسي للغلاية
١. الطبلون / الغلاف
- يجمع البخار والماء ويخزنهما ويفرّق بينهما؛ كما يُكمل كمية ماء التغذية.
٢. الرأس (الكولكتور)
- يُوصِل أنابيب التسخين والأنابيب النازلة والأنابيب الأخرى؛ ويُصنَّف حسب الاستخدام (جدار مائي، مسخن فائق) أو حسب الموقع (علوي/سفلي).
٣. أنابيب التسخين
- الأنابيب المائية: تحمل الماء/البخار (يتم تسخينها من الخارج؛ وتُستخدم في معظم المراجل).
- أنابيب الاحتراق: تحمل غازات العادم (تبرد من الخارج؛ وتُستخدم فقط في المراجل الصغيرة).
٤. الموفر الحراري
- يسخّن ماء التغذية مبدئيًّا لتقليل درجة حرارة غازات العادم وزيادة الكفاءة.
٥. المسخن الفائق
- يسخّن البخار المشبع ليصبح بخارًا فائق التسخين (ليلبّي متطلبات درجة الحرارة في العمليات الصناعية).
٦. مُخفّض التسخين الفائق
- ينظم درجة حرارة البخار المُسخَّن زائدةً لضمان السلامة والأداء.
7. بطانة الفرن
- تحيط بمساحة الاحتراق في الغلايات ذات النوعية السطحية (العمودية أو الأفقية).

المتطلبات الإنشائية الأساسية للغلايات
لضمان السلامة والكفاءة، يجب أن تستوفي تصاميم الغلايات ما يلي:
- التمدد الحرّ للمكونات أثناء التشغيل
- التبريد الموثوق لجميع أسطح التسخين
- قوة كافية للأجزاء الحاملة للضغط
- تقليل تركيزات الإجهادات في اللحامات/الفتحات إلى أدنى حد ممكن
- جدران الفرن مُحكمة الإغلاق جيدًا
- تركيب وتشغيل وصيانة سهلة

الهياكل الشائعة للغلايات: الغلايات الأفقية ذات الغلاف
الغلايات الرأسية ذات الغلاف (نوع أنابيب الماء أو أنابيب النار) هي وحدات منخفضة الكفاءة وصغيرة السعة. وتُستخدم فقط في سيناريوهات الضغط المنخفض والطلب المنخفض (مثل المناطق التي تفتقر إلى قواعد بيئية صارمة)، وذلك بسبب قيود مثل ضعف القدرة على التكيّف مع أنواع الوقود المختلفة ومنخفضة الكفاءة.

المكونات الرئيسية: الرأس، الطبلون، الحلقة على شكل حرف U، بطانة الفرن، أنابيب الماء، وأنبوب المدخنة.