蒸気ボイラー：動作原理とボイラーの種類
蒸気ボイラーとは何か？
ボイラー（蒸気ボイラーとも呼ばれる）は、流体（通常は水）を加熱するための閉鎖された容器です。流体が必ずしも沸騰するわけではありません。加熱または蒸発した流体は、調理、給水や中央暖房、またはボイラーによる発電など、様々なプロセスや暖房用途に使用されます。ボイラー（特に蒸気ボイラー）は熱電所の重要な部分です。
ボイラーの動作原理
ボイラーの基本的な動作原理は非常に単純で理解しやすいです。ボイラーは基本的に水を貯蔵する閉鎖された容器です。燃料（一般的には石炭）が炉で燃焼され、高温ガスが生成されます。
これらの高温ガスが水容器と接触し、高温ガスの熱が水に伝わり、結果としてボイラー内で蒸気が生成されます。
その後、この蒸気は熱電所のタービンにパイプされます。さまざまな目的に応じて、生産ユニットの運転、エリアの殺菌、設備の滅菌、周囲の暖房など、多くの異なる種類のボイラーが利用されています。
蒸気ボイラーの効率
排出される蒸気の総熱量が供給される燃料（石炭）の総熱量に対する割合を蒸気ボイラーの効率と呼びます。
これは熱効率、燃焼効率、および燃料から蒸気への効率を含みます。蒸気ボイラーの効率は、使用されるボイラーのサイズによって異なります。典型的な蒸気ボイラーの効率は80％から88％です。
実際には、不完全燃焼、蒸気ボイラーの周囲壁からの放射損失、欠陥のある燃焼ガスなどにより、いくつかの損失が発生します。したがって、蒸気ボイラーの効率はこの結果を示します。
ボイラーの種類
主に二つのボイラーの種類があります - ウォーターチューブボイラーとファイアーチューブボイラーです。
ファイアーチューブボイラーでは、高温ガスが通過する多数のチューブがあり、これらは水に囲まれています。
ウォーターチューブボイラーはファイアーチューブボイラーの逆です。ウォーターチューブボイラーでは、水がチューブ内に加熱され、高温ガスがこれらのチューブを取り囲んでいます。
これらが主な二つのボイラーの種類ですが、それぞれの種類はさらに細分化することができます。
ファイアーチューブボイラー
その名前が示すように、ファイアーチューブボイラーは高温ガスが通過する多数のチューブで構成されています。これらの高温ガスチューブは、閉鎖された容器内の水に浸されています。
実際には、ファイアーチューブボイラーでは、一つの閉鎖容器またはシェルが水を含んでおり、高温チューブが通過します。
これらのファイアーチューブまたは高温ガスチューブが水を加熱し、水を蒸気に変換し、蒸気は同じ容器内に留まります。
水と蒸気の両方が同じ容器内にあるため、ファイアーチューブボイラーは非常に高い圧力で蒸気を生成することはできません。
通常、最大17.5 kg/cm2の圧力で、1時間あたり9メートルトンの蒸気を生成できます。
ファイアーチューブボイラーの種類
ファイアーチューブボイラーには、外部炉と内部炉のファイアーチューブボイラーなど、さまざまな種類があります。
外部炉ボイラーはさらに三つのタイプに分類できます-
水平リターンチューブルボイラー。
ショートファイアーボックスボイラー。
コンパクトボイラー。
また、内部炉ファイアーチューブボイラーは、水平チューブルと垂直チューブルファイアーチューブボイラーの二つの主要なカテゴリーに分かれます。
通常、水平リターンファイアーチューブボイラーは低容量の熱電所で使用されます。これは、水平ドラムの中に多数の水平チューブがあるもので、これらのチューブは水に浸されています。
燃料（通常は石炭）はこれらの水平ドラムの下で燃焼され、可燃性ガスは後方に移動し、そこから火炎チューブに入り、前方の煙箱に向かって移動します。
ガスがチューブ内を移動する際に、熱が水に伝わり、蒸気泡が上昇します。蒸気が生成されると、閉鎖容器内のボイラーの圧力が発生します。
ファイアーチューブボイラーの利点
ファイアーチューブボイラーの利点は以下の通りです—
構造が非常にコンパクトです。
蒸気需要の変動に対応しやすい。
比較的安価です。
ファイアーチューブボイラーの欠点
ファイアーチューブボイラーの欠点は以下の通りです—
