مرکز تماس
راندمان در دیگخانه شامل دو بخش راندمان بویلر و راندمان سیستم انتقال بخار میباشد. راندمان بویلر نسبتی است بین انرژی دریافت شده توسط بویلر از سوخت و انرژی موجود در بخار به انرژی تلف شده در آن. در بویلرهای امروزی راندمان بویلرها عددی بین ۶۵ تا ۸۵ درصد میباشد. حال میخواهیم به بررسی راههای افزایش راندمان دیگ بخار بپردازیم.
به طور کلی برای افزایش راندمان دیگخانه لازم است در ابتدا راندمان دیگ بخار را افزایش داده و سپس در سیستم توزیع بخار و بازگشت کندانس از اتلاف انرژی شامل موارد زیر جلوگیری کنیم.
راندمان دیگ بخار
پاکیزه نگه داشتن سطوح حرارتی دیگ بخار یکی از مهمترین عوامل در بالا بردن راندمان است. وجود رسوب بر روی این سطوح مانند یک عایق عمل کرده و روند انتقال حرارت را دچار مشکل کرده و در دراز مدت باعث رسیدن آسیب به دستگاه میگردد.
بهترین راه برای حل این مشکل استفاده از سختی گیرها، ریختن مواد رسوب گیر مناسب به طور روزانه در داخل آب منبع تغذیه و شستشوی شیمیایی بویلر (اسید شویی) به طور سالانه میباشد. انتخاب سختی گیر مناسب به میزان سختی آب منطقه بستگی دارد.
دیگهای بخار عمدتاً از جنس فولادهای کربنی ساخته میشوند که سطح داخلی این فلزات با آب در تماس است و میبایست بدون رسوبات ناخواسته باشد. رسوبات دارای هدایت حرارتی پایینتری نسبت به فلزات هستند که باعث بالا رفتن دمای فلز در سمت دیواره احتراق میگردند. بنابراین سوخت بیشتری برای تولید بخار نیاز میشود (ضریب انتقال حرارت کاهش مییابد).
بخار در دمای بالا با یون آهن واکنش داده و تشکیل یک لایه یکنواخت از اکسید آهن fo3o4 که به مگنتیت معروف است را میدهد. در یک اتمسفر کاهنده در دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد آب به عنوان یک ماده اکسیدکننده عمل کرده و واکنش الکتروشیمیایی شکل گرفته و باعث تشکیل لایهای از مگنتیت میگردد.
لایه مگنتیت ایجاد شده تیره رنگ، نازک و به شدت چسبنده میباشد که به عنوان لایه پسیو در سطح فولاد از ادامه خط خوردگی سطح جلوگیری مینماید. تشکیل این لایه مگنتیت در بویلرهای بخار یک مزیت محسوب میشود که در شرایط ایده آل سطوح سمت دیواره آبی این فلزات با این فیلم نازک پوشش داده میشوند.
گرچه با گذشت زمان لایه مگنتیت رشد کرده و متخلخل و یا حتی شکسته و جدا میگردد. پس به صورت موضعی این لایه رسوب به شدت ضخیم میشود. بعلاوه تأثیر منفی بر روی انتقال حرارت گذاشته و همچنین غیر یکنواختی ضخامت رسوب باعث چسبیدن دیگر رسوبات نمکی ناخواسته مانند کربنات کلسیم میشود.
زمانی که راندمان بویلر بسیار کم میشود و یا انسداد و یا سوراخ شدن در لولهها اتفاق میافتد، معمولاً تصمیم به تمیزکاری بویلر میگیرند. این کار معمولاً با بریدن چند لوله از قسمتهایی که انتظار بیشتری در تجمع رسوب در آن مناطق وجود دارد صورت میپذیرد.
پس از بررسیهای گسترده متالورژیکی نمونه لوله به همراه رسوب مربوطه جهت تمیزکاری یا اصطلاحاً فرایند اسیدشویی مورد تست قرار میگیرد. جهت انجام پروسه مناسبی در جهت اسیدشویی دانستن میزان رسوبات در واحد سطح از مقدمات فرایند میباشد.
در طول پروسه اسید شویی که با چرخش اسید کلریدریک و فلوریدریک گرم صورت میگیرد، لایه مگنتیت با اسید واکنش میدهد. بنابراین غلظت آهن در محلول شوینده افزایش خواهد یافت، چرا که مگنتیت را در خود حل میکند.
برای محافظت از فولاد لخت شده در مقابل اثر اسید، یک محافظت کننده اسیدی به آن اضافه میگردد. این محافظتکننده اسیدی نرخ خوردگی را تا ۵۰ mpy کاهش میدهد. مقدار آهن موجود در محلول شوینده در حقیقت پارامتری از نتیجه اسیدشویی و اینکه اسیدشویی به چه شکل انجام شده میباشد. هنگامی که مقدار آهن در محلول ثابت ماند تمام مگنتیت حل شده و مرحه اسیدشویی پایان یافته است.
بعد از مرحله اسیدشویی سطح فولاد واکنش پذیر و مرطوب خواهد بود و اکسیژن باعث تشکیل اکسید خواهد شد. در حقیقت آخرین مرحله از تمیزکاری دیگ بخار زدودن این زنگ آهن و ایجاد یک لایه فیلم اکسید آهن پسیو میباشد.
برای زدودن این زنگ آهن در ابتدا از یک محلول اسید سیتریک استفاده میشود. سپس اسید سیتریک با آمونیاک خنثی شده و تشکیل سیترات آمونیاک با یک ph قلیایی میشود. معمولاً آهن حل شده به شکل هیدروکسید رسوب خواهد شد. اما به دلیل تمایل شدید سیترات آمونیوم به تشکیل کمپلکس، آهن به صورت محلول باقی میماند.
یک معرف اکسیژنزای قوی به سیترات آمونیوم برای فعال سازی یونهای فرو برای اکسید شدن و بنابراین تبدیل آهن فلزی به حالت فریک یکنواخت اضافه میشود. این عمل باعث پدیدار شدن یک لایه نازک، پسیو و چسبنده اکسید آهن fe2o3 میگردد.
بازیابی انرژی در بویلرهای بخار شامل ۳ بخش اصلی است:
اکونومایرزها به نوعی مبدل حرارتی شبیه هستند که معمولاً روی اگزوز بویلر نصب میشوند. به کمک اکونومایزرها میتوان آب تغذیه دیگ بخار و یا هوای احتراق را مورد پیش گرم قرار داد. در بویلر صنعتی با فشار ۱۰ اتمسفر دمای بخار اشباع تولید شده حدود ۱۸۰ درجه سانتی گراد است.
اکونومایزر
برای انتقال حرارت از سطوح حرارتی بویلر به آب و بخار میبایست اختلاف دما بین این دو وجود داشته باشد. اختلاف دمای مؤثر برای این امر حداقل ۳۰ درجه سانتی گراد است. چنانچه اختلاف دما کمتر شود به سطح بزرگتری برای انتقال دما نیاز است.
بنابراین چنانچه بخواهیم دمای سطوح حرارتی را به ۱۸۰ درجه سانتی گراد نزدیک کنیم احتیاج به سطح بسیار وسیعی خواهیم داشت و در نتیجه قیمت بویلر به شدت افزایش یافته و ابعاد آن نیز به شدت بزرگ خواهد شد.
اما در اکونومایزرها اختلاف دمای مؤثر بین آب پیش گرم و دمای اگزوز حداقل ۱۵۰ درجه سانتیگراد است. بنابراین میتوان با سطح کمتری انتقال مؤثرتری را به وجود آورد. از دیگر مزایای اکونومایزرها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
چنانچه سوخت دارای ارزش حرارتی پایینی باشد و یا بویلر با سوخت جامد کار کند که احتمال وجود رطوبت در سوخت جامد وجود دارد برای خشک کردن سوخت قبل از احتراق و تضمین ثبات شعله هوای گرم نیاز است.
بهترین راه برای گرم کردن هوای احتراق استفاده از جریان گازهای داغ خود دیگ بخار است. در این اکونومایزرها جریان گازها میتواند داخل و یا خارج لولههای اکونومایزر باشد. چنانچه جریان گازها حاوی خاکستر و یا گرد و غبار باشد در این صورت ترجیح داده می شود تا از داخل لوله ها عبور کند تا موجب رسوب گرفتگی جداره نگردد زیرا تمیزکاری جدارهها مشکلتر است. هوا نیز از مسیرهای متعدد بین لولهها عبور داده خواهد شد. این نوع از اکونومایزرها در بویلرهای لوله آبی کاربرد بیشتری دارند.
این نوع از اکونومایزر یک مبدل حرارتی لولهآبی است که به کمک گازهای ناشی از احتراق، آب تغذیه بویلر را مورد پیش گرم قرار میدهد. اکونومایزرها را میتوان از لولههای صاف و یا پردهدار ساخت. سرعت حرکت آب در داخل لولهها باید بین ۱-۵/۲ متر بر ثانیه باشد.
نصب اکونومایزرها میتواند به صورت داخلی و یا خارجی باشد. در نوع داخلی سازنده در زمان ساخت بویلر آن را در داخل بویلر قرار داده است. در نوع خارجی اکونومایزر بعداً در داخل دیگخانه یا به صورت افقی و یا به صورت عمودی بر روی اگزوز نصب میگردد.
نکته: جهت جلوگیری از خوردگی ناشی از دمای پایین گازها میبایست نهایت دقت را به عمل آورد تا دما همواره بالاتر از دمای نقطه شبنم اسید باشد.
علت اصلی این خوردگی نقطه شبنم اسیدی است و این نوع خوردگی شامل کندانسهای بخار اسیدی است که عمده آن اسید سولفوریک میباشد که بر سطح ماده حمله میکند اسید در دمای پایینتر از نقطه شبنم کندانس میشود.
در گازهای خروجی طی عملیات احتراق بویلر گازهای SO2 و SO3 تشکیل میشود. تشکیل اسید سولفوریک به تعادل میان تریاکسید گوگرد و بخار آب و H2SO4 در گازهای خروجی بستگی دارد. پایینتر آمدن دما از نقطه شبنم باعث میشود این اسید کندانس شود. نقطه شبنمهای بالاتر که با افزایش میزان اسید سولفوریک رخ میدهند باعث مشکلات بیشتری میشوند زیرا در این صورت اسید در دمای بالاتری کندانس میشود که در بهربرداری معمول ریکاوری بویلر این شرایط به راحتی بدست میآید.
نقطه شبنم اسید از نقطه شبنم آب بالاتر است؛ در دمای بین نقطه شبنم اسید سولفوریک و آب ممکن است اسید کلریدریک موجود در گازها کندانس شوند که از کلریدهای ریکاوری بویلر منشأ میگیرد.
کندانس شدن اسید کلریدریک باعث شتاب بخشیدن به روند خوردگی در دماهای پایینتر میشود. در دماهای پایینتر ممکن است کندانس آب باعث عرق کردن و گستره شدن خوردگی گردد. گازهای خروجی که میزان H2SO4 آنها زیادتر است دمای نقطه شبنم بالاتری دارند و احتمال خوردگی را افزایش میدهند. بالاتر بودن غلظت H2O و SO3 باعث افزایش تولید H2SO4 میشود و بنابراین نقطه شبنم افزایش مییابد.
بازیابی انرژی کندانس شامل استفاده از بخار فلش ایجاد شده از کندانس در فشار پایینتر است. همچنین هر چقدر بتوانیم کندانس بیشتری را به چرخه تولید بخار برگردانیم دمای آب تغذیه بالا رفته و همچنین در هزینههای تصفیه صرفه جویی می شود.
کندانس
یکی از مهمترین مسائل در اتلاف انرژی بویلر بلودان یا زیرآب است. بلودان بنا به شرایط بویلر و رژیم شیمیایی آب تغذیه معمولاً عددی بین ۱-۱۵% است. این انرژی را به چند صورت میتوان بازیابی نمود.
اول استفاده از بخار فلش و نصب تانک جداکننده که مستلزم نصب سیستم تخلیه پیوسته است. که این سیستم توأمان میزان بلودان را نیز کاهش میدهد. با این کاهش بلودان در مصرف آب و انرژی و مواد شیمیایی و … نیز صرفه جویی خواهد شد. دوم استفاده از مبدل حرارتی جهت بازیابی.
نشتی بخار علاوه بر آنکه بسیار خطرناک است و می تواند موجب صدمه دیدن پرسنل دیگ خانه شود، باعث اتلاف انرژی نیز خواهد شد. نشتی بخار عموماً در ساقه شیرها، فلنچ ها، شیرهای کنترل و تلههای بخار معیوب اتفاق میافتد.
نشتی بخار در دیگ خانه رطوبت محیط دیگ خانه را به شدت افزایش میدهد و همین عامل موجب کاهش عمر تجهیزات میگردد. اما مهمترین ضرر نشتی بخار اتلاف آب و انرژی است.
نشتیهای بزرگ را میتوان با چشم غیر مسلح رؤیت نمود و برای نشتیهای کوچک نیز میبایست از دستگاههای اولتراسونیک کمک گرفت. برای بازدید عملکرد صحیح تلههای بخار نیز چند راه حل وجود دارد.
عایق کاری مناسب دیگ بخار امری است حیاتی که هدف اصلی آن ذخیره سازی انرژی به وسیله کاهش نرخ انتقال حرارت و بالطبع جلوگیری از ایجاد کندانس در خطوط بخار میباشد. عایقهای حرارتی عبارتند از موادی که از نرخ انتقال حرارت بین سیستمهای فیزیکی مختلف میکاهند و از اتلاف انرژی گرمایی جلوگیری میکنند.
عایق کاری دیگ خبار
عایقهای حرارتی مختلف برای جلوگیری از مکانیزمهای انتقال حرارت وجود دارند. عایقکاری حرارتی، اتلاف انرژی حرارتی را در خطوط بخار و کندانس و همچنین مخازن و تجهیزات به حداقل رسانده و پیرو آن، منجر به صرفهجویی در هزینههای انرژی میشود.
از دیگر مزایای عایقکاری میتوان به کنترل دمایی بهتر، جلوگیری از یخ زدگی و شکست تجهیزات و بسته به نوع عایق، ایجاد مقاومت در مقابل صوت و آتش سوزی نیز اشاره کرد
عایقکاری مناسب به امنیت پرسنل در مقابل سوختگی به خصوص در محیط های پر مخاطره که احتمال دارد با این سطوح تماس حاصل گردد، جلوگیری میکند.
برای عایقکاری خطوط بخار عموماً از عایق پشم و شیشه الیافی استفاده میشود. این محصول در فرمهای مختلف و دانسیتههای مختلف و خواص فیزیکی متعدد و متفاوت ساخته و عرضه میشود.
در مواردی که بویلر خیلی برزگتر از ظرفیت مورد نیاز سیستم باشد و یا در فشار بسیار کم به کار گرفته شود پدیده چرخه کوتاه اتفاق میافتد. به صورتی که بویلر پس از استارت شدن در مدت زمان کوتاهی نیاز سیستم را برطرف کرده و فشار بالا می رود. در نتیجه پرشر سوئیچ فرمان خاموش شدن مشعل را میدهد.
در این چرخه کوتاه اولاً میزان اتلاف تشعشعی از بدنه بویلر بالا میرود؛ ثانیاً در استارت مشعل قبل از شروع به کار مشعل فن شروع به کار کرده و هرگونه مخلوط گاز قابل احتراق را پاکسازی میکند و حجمی از گرما و انرژی را نیز از اگزوز تخلیه میکند. در نتیجه مصرف سوخت بالا رفته و راندمان بویلر کاهش مییابد و ثالثاً تجهیزات را زودتر دچار خرابی کرده و از عمر بویلر میکاهد.
پربازدیدترین‌ها
دیدگاه‌ها
دیدگاه خود را ثبت نمایید.
برای دریافت آخرین خبرها و محصولات ما به کانال تلگرام ما بپیوندید
با QR خوان تلفن همراهتان ما را دنبال کنید.
خوشحال خواهیم شد که اولین دیدگاه را شما ارسال نمائید.