లోకోమోటివ్ బాయిలరు
లోకోమోటివ్ బాయిలరు స్వయంగా ఒక చోటునుండి మరో చోటుకు వెళ్లకలిగే, కదిలే బాయిలరు.లోకోమోటివ్ బాయిలరు ఫైరు ట్యూబు బాయిలరు. అనగా ట్యూబుల గుండా ఇంధనాన్ని మండించగా ఏర్పడు వేడి గాలులు ప్రవహించగా, ట్యూబుల వెలుపలి ఉపరితలం చుట్టూ నీరు ఆవరించి వుండును. ఇది ఘనఇంధనాన్నివాడే బాయిలరు. సామాన్యంగా ఇంధనంగా బొగ్గును ఉపయోగిస్తారు. లోకోమోటివ్ బాయిలరులను ప్రయాణికుల రైలు, మరియు సరుకు రవాణా కావించు గూడ్సులను లాగు ఇంజినుగా దశాబ్దాల పాటు వాడేరు. అంతేకాక రోడ్లమీద కూడా వాహనాలను నడుపుటకు చిన్న సైజు లోకోమోటివ్ బాయిలరులను వాహనాలకు అమర్చి సరుకు రవాణాకు వాడేవారు, అలాగే ప్రయాణికుల బస్సుకు కుడా వాడేవారు. అయితే అంతర్గత దహన యంత్రాలు (internal combustion) బాగా వాడుకలోకి వచ్చాక, ఇవి స్టీము ఇంజను ల కన్న సమర్ధవంతంగా పని చెయ్యడం, వాహనాలను వేగంగా తిప్పగలగడం వలన బస్సు లారీ వంటి వాటిల్లో లోకోమోటివ్ బాయిలరుల వాడకం ఆపి వేసారు. మొన్నమొన్నటి వరకు ప్రయాణీకుల మరియు సరుకు రవా ణా రైళ్ళను నడుపుటకు లోకోమోటివ్ బాయిలరు ఇంజను వాడేవారు.అందుకే రైలు ఇంజనులనుస్టీము లోకోమోటివ్లనికూడా అంటారు. స్టీము ఇంజనుల కన్న డిజిల్ మరియు కరెంట్/విద్యుత్తు రైలుఇంజనులు ఎక్కు వ వేగంగా ప్రయాణించే శక్తి కల్గిఉన్నందున క్రమేపి లోకోమోటివ్ బాయిలరు ఇంజినులను రెళ్లను లాగటానికి వాడడం తగ్గిపోయింది.
లోకోమోటివ్ బాయిలరు పొడవైన క్షితిజసమాంతర వెలుపలి స్తుపాకార నిర్మాణం (బ్యారెల్) మరియు పొడవైన క్షితిజసమాంతరంగా అమర్చిన ఫైరు ట్యూబులను కల్గి ఉంది. బాయిలరు స్తుపాకార నిర్మాణం ముందుభాగాన ఇరువైపులా రెండు స్టీము ఇంజనులు వుండి, వాటి పిస్టనుల రాడులు లోకోమోటివ్ బాయిలరు ఇంజిను చక్రాలకు అపకేంద్రితంగా కదిలే విధంగా బిగించబడివుండి, బాయిలరులో అధిక పీడనంతో ఏర్పడిన సూపరు హిటేడ్ స్టీమును స్టీము ఇంజనుకు పంపి, పిస్టనులను, వాటి రాడులను చలింప చేసి, ఆ చలనశక్తితో ఇంజిను చక్రాలను తిరిగెలా చెయ్యడం వలన లోకోమోటివ్ బాయిలరు/ఇంజిను పట్టాల మీద ముందుకు కదులును.
ఇది బాయిలరు ఫైరు ట్యూబులున్న క్షితిజసమాంతర స్తుపాకార నిర్మాణం ముందు భాగంలో వున్నటువంటి ఫర్నేసు ముందు భాగానా ఉన్న తెరచి వున్నభాగం.దీని ద్వారానే ఫర్నేసులో ఉన్న గ్రేట్ అనే భాగం మీద ఘనఇంధనాన్నిచేర్చి మండించెదరు.దీనికి తలుపు వుండును.బొగ్గును గ్రేట్‌లో వెసేటప్పుడు తెరచి, వెంటనే మూసి వేస్తారు.
ఇది ఫర్నేసులోని భాగం. ఇక్కడే ఇంధనం సంపూర్ణంగా దహనం చెందును. ఫైరు బాక్సులోని ఉక్కు ప్లేట్ 7 లేదా 8 మి.మీ మందమున ఉక్కు ప్లేట్‌తో తయారు చేస్తారు. ఫర్నేసులోని ఉక్కు పలకలను రివిటింగు ద్వారా సాధారణంగా జోడిస్తారు.ఫైరు బాక్సు చుట్టు వెలుపల వాటరు బాక్సు వుండును.ఫైరుబాక్సు పలకలను వాటరు బాక్సుకు బలంగా స్టేబోట్లులను రివిటింగు ద్వారా బిగించి వుండును.సిలిండరు లోని నీరు ఫైరు బాక్సుచుట్టు వున్న వాటరు బాక్సులో సర్కులేసన్ లోవుండటం వలన ఫైరు బాక్సులోహపలకలు వ్యాకోచం చెందవు.
ఇది ఫర్నేసు ముందు భాగంలో ఉండు నిర్మాణం.దీని మీదనే ఇంధనాన్నిపేర్చి మండించెదరు.దహన క్రియ ప్రారంభం ఇక్కడి నుండే మొదలగును.
గ్రేట్ మీద దీనిని కొద్ది ఏటవాలు తలంగా నిర్మించిన రిప్రాక్టరి ఇటుకల నిర్మాణం.రిఫ్రాక్టరి ఇటుకలు ఇంధనాన్నిమండించునపుడు వెలువడు అధికఉష్ణోగ్రతను తట్టుకునే గుణం కల్గివున్నది.ఇది వేడి వాయువుల సవ్యంగా ఫైరు ట్యూబుల వైపు పయనించేలా చెయ్యును.
బాయిలరు ట్యూబుల ద్వారానే ఇంధనం మండించగా ఏర్పడిన వాయువుల ఉష్ణశక్తి, ట్యూబుల వెలుపలి తలాన్ని ఆవరించివున్న నీటిని వేడిచేసి స్టీముగా పరివర్తన కావించును. వీటి లోపలి గుండానే ఇంధనాన్ని మండించగా ఏర్పడిన వేడివాయువులు పయనిస్తూ స్మోకు బాక్సు/పొగగది చేరును. బాయిలరు ట్యూబులు పలుచగా వుండటం వలన ఫ్లూగ్యాసుల వేడి ట్యూబుల వెలుపల ఉపరితలాన్ని ఆవరించి వున్న నీరు త్వరగా వేడెక్కును. ఫైరు ట్యూబులను ట్యూబు ప్లేటులకు ఎక్సుపాండిగు పద్ధతిలో ట్యూబు ప్లేటు రంధ్రాలలో బిగుతుగా వుండేలా చేస్తారు. బ్రిటిషు స్పెసిఫికేసన్ ప్రకారం BS EN 10216-1:2002 మరియు BS EN 10217-1: 2002, ప్రామాణికతవున్నా పైపులను ఫైరు ట్యూబులుగా ఉపయోగిస్తారు. ట్యూబులను ట్యూబు ప్లేట్ రంధ్రాలలో ఎక్సుపాండ్ చెయ్యుటకు 5 లేదా 6 రోలర్లు ఉన్న ఎక్సుపాండరు పనిముట్టును ఉపయోగిస్తారు
పేరును బట్టి ఇది ఒక పెట్టెవంటి నిర్మాణం అని తెలుస్తున్నది.ఇందులో ట్యూబుల గుండా పయనించి ఉష్ణ శక్తిని నీటీకి బదిలి చేసినతక్కువ ఉష్ణోగ్రతవున్న (180-200°C) వేడి వాయువులు ఇందులో చేరును.ఇక్కడి నుండి ఈ వాయువులను వాతావరణం లోకి వెళ్లును.
ఈ బ్లాస్ట్ పైపును స్మోక్ బాక్సు పైభాగాన అమర్చబడి వుండును.స్టీము ఇంజనులో ఉపయోగింపబడిన స్టీము (exhaust steam) ఈ పైపు గుండా పయనించును. బ్లాస్ట్ పైపులో పయనించి బయటికి వచ్చిన ఈ వాడిన స్టీము స్మోక్ బాక్సుపైభాగాన కృత్రిమడ్రాఫ్ట్ (artificial draft) ఏర్పరచును. ఫలితంగా పొగగదిలోని ఫ్లూగ్యాసులు చిమ్నీ ద్వారా వాతావరణంలోకి వెళ్ళును. పొగ గదిలోని వేడి వాయువులు బయటికి వెళ్ళడం వలన అక్కడ శూన్యత ఏర్పడి, ఫర్నేసులోని వేడి దహన వాయువులు ట్యూబుల ద్వారా పొగగది వైపు పయనించడం మొదలగును.
ఈ పైపు ద్వారానే బాయిలరులో ఏర్పడిన స్టీము పయనించును. బాయిలరులో రెండు స్టీము పైపులు వుండును.ఒకటి ప్రధాన స్టీము పైపు.ఇది సూపర్ హీటరు మరియు పై డోము (dome) మధ్యలో ఉండును.మరొకటి సూపరు హీటరు రెండవ చివరనుండి స్టీము ఇంజను వరకు ఉండును.
ఈ సూపర్ హీటరు స్టీము ఇంజను సిలిండరుకు వెళ్ళు స్టీముయొక్క ఉష్ణోగ్రతను మనకు కావసినమితికి వేడిచేయును.
ఇవి సూపరు హీటరుకు చెందినపైపులు.వీటిద్వారా వెళ్ళు స్టీము సమయంలోనే స్టీము అదనంగా వేడెక్కి సూపర్ హిటేడ్ స్టీముగా మారును.అనగా ఒక పీడనం వద్ద సాధారణంగా స్టీము కల్గి వుండు ఉష్ణోగ్రతకన్న అధిక ఉష్ణోగ్రతకలగి వుండనట్లు సూపర్ హీటరు చేయును.ఉదాహరణకు 10kg/cm2 పీడనంవద్ద పొడిస్టీము ఉష్ణోగ్రత 184.2°C డిగ్రీలు వుండును, ఇదే స్టీమును సూపర్ హీటరులో పంపించి ఫ్లూగ్యాసుల ద్వారా మరింత వేడిచేసి స్టీము ఉష్ణోగ్రతను 190-195 °C వరకు పెంచవచ్చును.
దీనిపైన బాయిలరు ఏర్పడిన స్టీమును నియంత్రించు రెగ్యులేటరు ఉండును.
ఈ రెగ్యులేటరు వాల్వు ద్వారానే సూపర్ హీటరుకు ప్రధాన స్టీము పైపులోని స్టీమును నియంత్రణలో పంపెదరు.
ఇది సూపర్ హీటరు ముఖభాగం.స్టీము పైపులోని స్టీము ఇక్కడ జమ అగును.
దీని ద్వారానే పొగ మరియు ఇతర వాయువులు వాతావరణం లోకి విడుదల అయ్యి గాలితో కలిసి పోవును.
లోకోమోటివ్ బాయిలరులో రెండు మూడు ప్రెసరు గేజిలు బిగించి వుండును.అందులో ఒకటి బాయిలరులోని ప్రధాన స్టీము పైపుకు ఒక సన్నని గొట్టం ద్వారా నేరుగా కలుపబడి వుండును.మరొకటి సూపర్ స్టీము పైపుకు కలుపబడి వుండును.మరొకటి స్టీము ఇంజనుకు వెళ్ళు స్టీము పైపుకు కలుపబడి ఉండును.వీటి వలన ఆయా పైపుల్లో వున్న స్టీము, సూపరు స్టీముల పీడనం తెలుస్తుంది.స్టీము పీడనాన్ని పౌండ్లు/చదరపు అంగుళానికి లేదా కిలోలు/చదరపు సెంటిమీటరుచొప్పున కొలుస్తారు
బాయిలరుకు రెండు వాటరు గేజిలు బిగించబడి వుండును.ఇవి బాయిలరులోని నీటి మట్టాన్ని తెలుపును.
బాయిలరు పనిచేయు అధీకృత పీడనానికి మించి పీడనంతో బాయిలరులో స్టీము ఏర్పడినపుడు, ఈ సేఫ్టి వాల్వు తెరచుకుని అధికంగా వున్న స్టీమును బయటికి పంపి బాయిలరు లోని స్టీము పీడనాన్ని సాధారణ స్థితికి తెచ్చును.బాయిలరుకు రెండు సేఫ్టి వాల్వులు బిగించబడి వుండును.ఇవి బాయిలరు భూసమాంతర స్తుపాకారం డోము (పైకప్పు) మీద అమర్చబడి వుండును. బాయిలరు సాధారణంగా పనిచేయు పీడనానికి మించి ఎక్కువ పీడనంతో స్టీము ఉత్పత్తి అయిన ఎక్కువగా వున్నస్టీమును ఈ వాల్వు తెరచుకుని వాతావరణంలోకి వదులును. పీడనం మామూలు స్థాయికి చేరగానే వాల్వు మూసుకొనును.
బాయిలరు పనిచేయునపుడు బాయిలరు పీడనంలో ఉన్నందున ఆసమయంలో అవసరమైన నీటిని పీడనంతోనే పంపవలసి వుండును.బాయిలరుకు అలా పీడనంలో నీటిని పంపుటకు రెండు ఇంజెక్టరు పంపులు వుండును.
బాయిలరు లోని నీరు స్టీముగా మారుతున్న క్రమంలో, బాయిలరు షెల్ లోని వేడినీటిలో కరిగిన ఘనపదార్థాల పరిమాణం పెరుగును.నీటిలో కరిగిన పదార్థాలనూఅంగ్లంలో (డిసాల్వుడ్ సాలిడ్స్ (disloved solids) అంటారు.నీటిలో కరిగిన పదార్థాల సాంద్రత, గాఢత పెరిగే కొలది బాయిలరు ట్యూబుల చుట్టూ ఈ కరిగిన పదార్థాలు పేరుకు పోయి ఉష్ణ సంవహాన చర్య జరుగదు.నీరు సరిగా వేడెక్కదు.అంతే కాదు ఉష్ణం ట్యూబుల గుండా నీటికిమార్పిడి/బదిలీ అవ్వక పోవడం వలన ట్యూబులు వేడెక్కి పగిలి పోవును.అందువలన అప్పుడప్పుడు బాయిలరు లోని కొంత నీటిని కొన్ని నిమిషాల పాటు బయటకు వదిలి బాయిలరులో నీటిలో కరిగిన పదార్థాలసాంద్రతను నియంత్రణలో వుంచు ప్రక్రియ బ్లోడౌన్.
బాయిలరు పనిచేస్తూ, పీడనంలో వున్నప్పుడు, ఏదైన కారణం వలన వాటరు ఫీడ్ పంపులు పనిచెయ్యక నీరు డ్రమ్ము లోకి ఎక్కనప్పుడు, ఫైరు ట్యూబులకు కొద్దిగా పైన ట్యూబు ప్లేట్‌కు అమర్చిన ఈ ప్లగ్ వేడివాయువుల ఉష్ణోగ్రతకు కరిగి లోపలి నీరు స్టీము ఫర్నేసులోకి వచ్చి మంటను ఆర్పును.
మొదట బాయిలరు డ్రమ్ము/భూసమాంతరగా ట్యూబులను కల్గిన స్తుపాకార నిర్మాణంలో తగినంత నీటిని నింపాలి.తరువాత గ్రేట్ (కుంపటి) మీద ఘనఇంధనాన్ని తగిన పరిమాణంలో పేర్చిఅంటించెదరు.బొగ్గు కాలడంద్వారా ఏర్పడిన వేడి వాయువులు అడ్డదిడ్డంగా ప్రయాణి౦చ కుండా నియంత్రించుటకు, గ్రేట్ పైభాగాన, ఫైరు ట్యూబులుండు ప్లేట్‌కు ముందుభాగాన ఏటవాలుగా కొద్దిపాటి వాలుతలంతో నిర్మించిన రిఫ్రాక్టరి ఇటుకల నిర్మాణం వుండును. ఈ ఇటుకలు మామూలు ఇటుకల వలె కాకుండా 1000°C డిగ్రీలు మించి ఉష్ణోగ్రతను తట్టుకో గలవు. ఈ రిఫ్రాక్టరి ఇటుకల నిర్మాణం వలన ఇంధన దహనం వలన ఏర్పడినవేడి వాయువులు/ఫ్లూ గ్యాసెస్ అడ్డదిడ్డంగా కాకుం డా ఒక క్రమపద్ధతిలో ఫైరు ట్యూబులవైపు పయనించును.అంతేకాకుండా ఇంధనం మండుతున్నప్పుడు ఏర్పడు సన్నని బూడిద రేణువులు, ఇంధన రేణువులు వేడి వాయువులతో పాటు ఫైరు ట్యూబులు చేరకుండా రిఫ్రాక్టరి ఇటుకల నిర్మాణం అవరోదించును. సన్నని బూడిద రేణువులు.ఇంధన రేణువులుఫైరు ట్యూబులు చేరిన క్రమేనా అవి అక్కడే పేరుకు పేయి, ట్యూబులను మూసివే యడం వలన ట్యూబుల ద్వారా వేడి వాయువుల వ్యాపకానికి అవరోధం ఏర్పడి, ఏర్పడిన వేడి వాయువులు, ఫైరుహోల నుండి బయటికి తన్నే ప్రమాద ముంది. దీన్నే బ్యాక్ ఫైరుఅంటారు
వేడి వాయువులు ఫైరు ట్యూబుల గుండా పయనించు నపుడు ఉష్ణ సంవహావం (heat convection) వలన స్తూపాకర నిర్మాణంలో పొడవుగా క్షితిజసమాంతర ట్యూబుల వెలుపలి ఉపరి తలం చుట్టూ వ్యాపించి వున్న నీళ్ళు వేడెక్కి స్టీముగా మారును.ఇలా వేడెక్కి ఏర్పడిన సంతృప్త స్టీము పైభాగాన జమ అగును. పైభాగాన ఏర్పడిన సంతృప్త స్టీము/ సంతృప్త నీటిఆవిరి రెగ్యులేటరీ వాల్వు వలన ప్రధాన స్టీము పైపుద్వారా పయనించి సూపర్ హీటరు హెడ్డర్ చేరును.అందులోని సూపరుహీటరు ఎలెమెంట్లచే సంతృప్త స్టీము మరింత వేడెక్కును.ఇలా వేడెక్కిన స్టీము పొగగదిలో వున్న స్టీము పైపు చేరును.సూపరు హీటరులోని స్టీము, బాయిలరుకు ముందు భాగాన ఇరువైపుల వున్నస్టీము ఇంజను యొక్క సిలిండరులోకి వెళ్ళును. అధిక పీడనంలో వున్న స్టీము పిస్టను మీద కలుగ చేయు తోపుడు/ చలనశక్తి వలన పిస్టనును ముందుకు వెనక్కి కదులును. పిస్టను యొక్క రాడ్ రెండవ చివర లోకోమోటివ్ బాయిలరు కింద అమర్చిన చక్రాలకు అపకేంద్తితంగా బిగించడం వలన చక్రాలు తిరగడం మొదలెట్టును.
స్టీము ఇంజనులో ఉపయోగించిన స్టీము అక్కడి నుండి పొగగదిలోవున్న బ్లాస్ట్ పైపు చేరును. ఫైరు ట్యూబుల గుండా పయనించి పొగగది చేరిన పొగ స్వాభావికంగా బయటికి వేగంగా వెళ్ళలేదు.బ్యాస్ట్ పైపు నుండి బయటికి వచ్చు ఈస్టీము పొగగదిలోని పొగను చిమ్నీ ద్వారా బయటికి వేగంగా నెట్టును. ఈ విధంగా పొగగదిలోని పొగ బయటికి నెట్టబడి అక్కడ ఖాళి ఏర్పడం వలన ఫర్నేసు లోని వేడి వాయువులను పొగ గదివైపు వచ్చేలా చెయ్యును.
సామాన్యంగా రైలు ఇంజనులుగా వాడు లోకోమోటివ్ బాయిలరులు 11.73 నుండి 14.0బార్ (కిలోలు/సెం.మీ) పీడనంలో పనిచేయును. కొన్నిఇంజనులలో స్టీము వత్తిడి/పీడనం13.7 to 14.7 బార్ (199 to 213పౌండ్లు/చదరపు అంగుళానికి) వరకు ఉండును.ఎక్కువ బోగిలను, బరువులాగు ఇంజనులు 200 to 250 పౌండ్లు/అంగుళం (13.8బార్ to 17.2 బార్) లో పని చేయును.
లోకోమోటివ్ బాయిలరులు రైలు ఇంజనులుగా ప్రపంచానికి 150 సంవత్సరాలకు పైగా సుదీర్ఘ సేవలు మానవాళికి అందించినవి.