דוד קיטור צינורות עשן

הקדמה

דוד קיטור הוא מתקן לחץ שבו נוזל (בדרך כלל מים) מחומם עד למצב של קיטור בלחץ, לצורך הנעת מנועים, חימום תהליכים תעשייתיים, או הפעלת ציוד.
בין הסוגים העיקריים של דודי קיטור נכללים:

• דודי צינורות עשן (Fire Tube Boilers)
• דודי צינורות מים (Water Tube Boilers)

דוד מצינורות עשן הוא הדגם הפשוט והנפוץ יותר בתעשייה, ומתאים להספקים קטנים עד בינוניים (עד כ־25 טון קיטור לשעה ולחצים עד כ־16 בר).
ההבנה של עקרון הפעולה, מבנה המערכת וסיכוני הבטיחות – חיונית לכל בודק מוסמך.

עקרון פעולה

בדוד קיטור מצינורות עשן, הגזים החמים הנוצרים בתהליך הבעירה עוברים בתוך צינורות מתכת, המוקפים במים.
החום מועבר דרך דופן הצינורות אל המים, ובכך מתבצעת העברת חום בהולכה (Conduction) והסעה (Convection) עד להיווצרות קיטור.

כלומר:

האש והגזים נמצאים בתוך הצינורות – והמים עוטפים אותם מבחוץ.

לאחר מכן הקיטור הנוצר מצטבר בחלקו העליון של הדוד, ומוזרם למערכת הצרכנים בלחץ הרצוי.

מבנה כללי של דוד צינורות עשן

הדוד מורכב ממספר מכלולים עיקריים:

1. תא הבעירה (Furnace) –
   חלל גלילי בו מתבצעת שריפת הדלק ע"י מבער. הטמפרטורה באזור זה עשויה להגיע ל־1000–1200°C.
2. מעטפת מים (Shell) –
   גוף גלילי עבה שמכיל את המים ומקיף את הצינורות. הלחץ הפנימי נשמר באמצעות חוזק מעטפת הפלדה.
3. צינורות עשן (Fire Tubes) –
   דרכם עוברים גזי הפליטה החמים.
   בדוד “שני מעברים” (Two Pass) הגזים זורמים קדימה ואחורה פעם אחת;
   בדוד “שלושה מעברים” (Three Pass) הם משנים כיוון פעמיים, לשיפור יעילות מעבר החום.
4. תיבת עשן קדמית ואחורית (Smoke Box) –
   משמשות לאיסוף הגזים לפני הוצאתם לארובה.
5. ארובה (Chimney) –
   מוציאה את גזי הפליטה לאחר חילופי החום, תוך יצירת תת־לחץ קל (Draft).
6. אביזרי בקרה ובטיחות:
   • מד לחץ (Pressure Gauge)
   • מד גובה מים (Gauge Glass)
   • שסתומי ביטחון (Safety Valves)
   • בקר מפלס מים אוטומטי
   • בקר טמפרטורה ותרמוסטט
   • מפסק לחץ גבוה (Pressure Switch)

תרמודינמיקה בסיסית

חימום המים מתבצע בתהליך חימום בלחץ קבוע (Constant Pressure Heating).
כמות האנרגיה הדרושה ליצירת קיטור ניתנת לחישוב לפי: Q=m×(hg−hf)Q = m \times (h_g – h_f)Q=m×(hg​−hf​)

כאשר:

• Q – אנרגיית החימום (kJ)
• m – מסת המים המחוממים (kg)
• h_g – אנתלפיית הקיטור הרווי
• h_f – אנתלפיית המים הרוויים

לדוגמה, ליצירת קיטור רווי בלחץ 10 בר:
hg−hf≈2015 kJ/kgh_g – h_f ≈ 2015 \, kJ/kghg​−hf​≈2015kJ/kg.
כלומר – יש להשקיע כ־2 מגה-ג’אול חום לכל קילוגרם מים.

סוגי דודי צינורות עשן

1. דוד אופקי (Horizontal Fire Tube Boiler):
   הנפוץ ביותר; יעיל וקל לניקוי.
2. דוד אנכי (Vertical Boiler):
   קומפקטי, מתאים למקומות בהם חסר שטח רצפה.
3. דוד שלושה מעברים (Three Pass):
   בעל שלוש זרימות של גזים חמים להגדלת שטח מעבר חום ונצילות גבוהה יותר.

יעילות תרמית

יעילות ממוצעת של דוד צינורות עשן נעה בין 75% ל־85%, בהתאם לאיכות הבעירה, הבידוד ואיבודי הארובה.
איבוד טיפוסי נובע מ:

• גזי פליטה חמים מדי (>250°C),
• בעירה לא מושלמת,
• משקעים ואבנית על דפנות הצינורות.

בטיחות ודרישות תקינה

דוד קיטור הוא מתקן לחץ לכל דבר, ולכן עליו לעמוד בדרישות מחמירות של תכן, הפעלה ובדיקה.

תקנים בינלאומיים:

• EN 12953 – Shell Boilers (Fire Tube Type).
• ASME Section I – Power Boilers (דודים בלחץ גבוה).

תקנים וחקיקה בישראל:

• פקודת הבטיחות בעבודה (נוסח חדש) – סימן ח’: דודים ומכלים בלחץ.
• תקנות הבטיחות בעבודה (דודים), תשכ"ז–1967 – קובעות חובת בדיקה תקופתית ע"י בודק מוסמך למתקני לחץ.

דרישות בדיקה:

• בדיקת לחץ הידרוסטטי לפי 1.5 × לחץ העבודה המרבי.
• בדיקת תקינות שסתומי ביטחון ומדי לחץ.
• בדיקת עובי דופן לצורך איתור קורוזיה.
• בדיקת מערכות בקרה (מים, לחץ, טמפרטורה).
• בדיקה חיצונית ופנימית תקופתית אחת לשנה לפחות.

סיכונים עיקריים

1. חוסר מים בדוד (Low Water Level) – עלול לגרום לחימום יתר ולקריסת צינורות.
2. לחץ יתר – במקרה של כשל בשסתום הביטחון.
3. פיצוץ כתוצאה מקורוזיה או סדקים במעטפת.
4. בעירה לקויה – יצירת CO ופליטות מזהמות.

בודק מוסמך חייב לוודא שכל מנגנוני ההגנה פעילים, שהמיכל נקי ממשקעים, ושאין עיוותים או שינויי צבע המעידים על חימום יתר.

סוגי דוודים:

דוד שני מהלכים:

שניים וחצי מהלכים:

שלושה מהלכים (הנפוץ ביותר)

סיכום

דוד קיטור מצינורות עשן הוא מתקן אמין ופשוט, אך דורש הבנה מעמיקה של תהליכי חום, לחץ ובטיחות.
במסגרת בדיקת בודק מוסמך יש להקפיד על:

• זיהוי סוג הדוד והלחץ המותר.
• בדיקת מערכות הבקרה וההגנה.
• ביצוע בדיקת לחץ בהתאם לתקן.
• תיעוד מפורט של מצב פנימי וחיצוני.

???? הערת בודק:
מרבית תאונות הדודים נובעות לא מתקלה מכנית, אלא מרשלנות תפעול – אי שמירה על מפלס מים תקין או נטרול מערכות הגנה.