کیفیت بخار تولیدی دیگ بخار و عوامل پایین آورنده آن

1002 بازدید

۱۳۹۶/۰۸/۱۷

در مقاله‎های قبلی تمامی مراحل تصفیه بیرونی و درونی آب بویلر را تشریح کردیم در مرحله بعدی لازم است به کیفیت بخار تولیدی دیگ بخار نیز اهمیت دهیم. از  عوامل پایین آورنده کیفیت بخار می‎توان به بوجود آب و هوا در بخار اشاره نمود.

بخار مرطوب

بخار به دو شکل می‎تواند حاوی رطوبت باشد. اول آبی که همراه با بخار از بویلر خارج می‎شود و دوم آب ناشی از کندانس که در خطوط انتقال بخار به وجود می‎آید. لازم است که در ابتدا علت رطوبت را پیدا کرده و سپس در جهت رفع مشکل اقدامات لازم را انجام دهیم.

کیفیت بخار

عوامل پایین آورنده کیفیت بخار

آب خارج شده با بخار از بویلر

آب خارج شده با بخار از بویلر دارای TDS بالایی است که آثار مخربی را روی تله‎های بخار، شیر آلات، مبدل‎ها و شیرهای کنترل به جا می‎گذارد. عوامل مختلفی در مرطوب شدن بخار تولیدی دیگ بخار مؤثر هستند.

عوامل مرطوب شدن بخار تولیدی در بویلر به قرار زیر است:

  1. تغییر سریع مصرف (بزرگ‎ترین نیاز سیستم از توان بویلر)
  2. طراحی مناسب بویلر و بالا بردن سطح آب در آن
  3. عملکرد سیستم پمپ تغذیه به صورت ON-OFF
  4. افزایش TDS و آلکالینیتی
  5. افت فشار تولید بخار
عملکرد سیستم پمپ به صورت ON-OFF

آب در داخل بویلر دارای فشار است و در نتیجه در دمای بالاتری نسبت به فشار اتمسفر به بخار تبدیل می‎شود. این آب در بویلر گرداگرد سطوح حرارتی قرار دارد. بدین ترتیب حباب‎های بخار روی این سطوح تشکیل شده و به سطح آب در بویلر رسیده و سپس همراه با بخار بویلر را ترک می‎کنند. به دلیل دمای بالای سطوح حرارتی حباب‎های تشکیل شده با درجه کمی سوپرهیت است که در طول این مسیر به بخار اشباع تبدیل شده و از بویلر خارج می‎شود.

حال زمانی که پمپ به روش استارت استاپ عمل می‎کند پمپ بر اساس فرمان لول کنترل‎های بویلر آب را به داخل بویلر ترزیق می‎کند و نه بر اساس میزان تولید بخار بویلر. به همین دلیل در زمان استارت پمپ، به دلیل اختلاف دمای آب تغذیه و آب بویلر (چنانچه دی اریتور صحیح عمل نکند و آب تغذیه دمای پایینی داشته باشد این موضوع تشدید می شود) شوک حرارتی ایجاد می‎شود و می تواند مسبب چند اتفاق شود:

  1. حباب‎های تشکیل شده روی سطح حرارتی در طول مسیر حرکت تا سطح آب بویلر به دلیل اختلاف دما دچار کندانس شده و در هنگام خروج از سطح آب مقداری آب را با خود به داخل سیستم می‎برند.
  2. در مواردی که فشار کاری بویلر پایین باشد و یا زیر آب زنی غیر اصولی صورت گیرد و در نتیجه پمپ به یکباره حجم زیادی از آب را به داخل بویلر پمپاژ کند حباب‎های بخار تشکیل شده همگی کندانس می‎شوند. در نتیجه برای مدتی تولید بخار به شدت کم شده و یا اصلاً متوقف می‎شود. همین امر سبب افت فشار در بویلر می‎گردد.

افت فشار تولید بخار

حبا‎ب‎های بخار تولید شده گرداگرد سطوح حرارتی به سطح آب بویلر رسیده و سپس وارد فضای بخار بالای بویلر شده و بویلر را ترک می‎کنند. در زمانی که این حباب‎ها به سطح آب می‎رسند لایه سطحی آب را می‎شکنند.

ترکیدن این حباب‎های بخار در سطح باعث می‎شود لایه نازکی از آب وارد فضای بخار شود. بخشی از این میزان جزئی آب ممکن است توسط بخار حمل شود و به خط بخار وارد شود (به همین دلیل است که هیچ بویلری نمیتواند بخار ۱۰۰% خشک تولید کند).

پس از جدا شدن از سطح آب دهانه‎ای بر روی سطح آب بجای می‎ماند که آب برای پر کردن این دهانه به سمت آن می‎آید. حال اندازه این حباب‎ها نسبت مستقیم با فشار بخار دارد چنانچه فشار افت کند بزرگ شدن این حباب ها باعث ایجاد اغتشاش در سطح آب بویلر شده و در نتیجه قطرات آب به این سو و آن سو پرتاپ می‎شوند.

بخاری که با افت فشار مواجه شده است با افزایش حجم روبرو می‎شود و در نتیجه سرعت حرکت آن در شیر خروجی بیشتر می‎شود و می‎تواند این قطرات آب را با خود حمل کرده و وارد سیستم توزیع بخار کند.

تغییر سریع مصرف (کوچک بودن سایز بویلر)

تغییر سریع مصرف یکی از عوامل اصلی در افت فشار بویلر است که می تواند به دلیل کوچک بودن توان بویلر از نیاز سیستم نیز برخوردار باشد. از دیگر عوامل افت سریع فشار میتوان به زیر آب زنی اشتباه اشاره کرد.

چنانچه اپراتور دیگ بخار مدت زیرآب زنی را در نظر بگیرد به خصوص در باد کامل (که متأسفانه بسیار معمول است) پمپ باید هم آب بخار شده را جبران کند و هم آب تخیله شده را، ورود حجم زیاد آب با دمای پایین به داخل بویلر باعث افت سریع و مقطعی فشار بویلر می‎شود.

این تغییر سریع دو مشکل ایجاد می‌کند. اول سطح آب داخل بویلر را بالا می‎برد که مثال بارز آن برداشتن سوپاپ زودپز است و دوم افزایش سایز حباب‎های بخار است. در نتیجه آب بویلر همراه بخار از آن خارج می‎شود.

افزایش TDS

بالا رفتن TDS آب بویلر به علت عدم زیرآب زنی به موقع علاوه بر آنکه موجب خوردگی و پایین آمدن ضریب انتقال حرارت در بویلر و در نتیجه پایین آمدن راندمان بویلر می‎شود و از عمر لوله‎ها نیز می‎کاهد از عوامل مهم و تأثیرگذار در مرطوب شدن بخار است.

با افزایش TDS بالاتر از حد مجاز بر اساس فشار بویلر سطح آب داخل بویلر را حباب‎های کف مانند فرا می‎گیرد. از آنجاییکه این کف دارای چگالی پایینی است به سادگی توسط بخار حمل شده و وارد خطوط بخار می‎شود که دارای دو اشکال عمده است.

اولاً ضریب خشکی بخار را تضعیف کرده و انرژی بخار را کاهش می‎دهد و ثانیاً آبی با TDS بال را وارد سیستم توزیع بخار می‎کند که آثار مخربی را روی تله های بخار و شیرآلات و مبدل‎ها و شیرهای کنترل به جا می‎گذارد.

تمام جداول بخار و آنتالپی استخراج شده از آن برای بخار خشک اشباع در فشارهای مختلف است. حال آنکه بویلر قادر به تأمین بخار ۱۰۰% خشک نخواهد بود و در بهترین حال ۴-۶% آب در بخار خروجی ار بویلر وجود خواهد داشت. بدین معنی که بخار تولیدی ۹۴-۹۶% خشک می‎باشد.

مشکلات مطلوب نبودن کیفیت بخار

مطلوب نبودن کیفیت بخار بویلر، باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم خواهد شد که از آن جمله می‎توان به موارد زیر اشاره نمود:

  1. خروجی زود هنگام شیرهای کنترل
  2. کاهش راندمان انتقال حرارت
  3. ایجاد ضربه قوچ

کیفیت بخار را چگونه اندازه‎گیری کنیم؟

برای این منظور به دستگاه کاری‎متر و کنتورهای دقیق بخار نیاز است که با توجه به فشار و حجم و انرژی موجود در بخار کیفیت آن را مورد محاسبه قرار می‎دهند. اما از آنجاییکه در اکثر دیگ خانه‎ها چنین تجهیزاتی وجود ندارد می‎توان با یک تست ساده کیفیت بخار موجود را مشاهده نمود.

کیفیت بخار

اندازه گیری کیفیت بخار

بخار اشباع کاملاً بی‎رنگ است و صرفاً وجود آب و هوا در آن موجب دیده‎شدن آن می‎شود. برای مثال در یک کتری در حال جوشیدن بخار خروجی از کتری در ابتدا قابل رؤیت نیست و در فاصله چند سانتیمتری که بخشی از از بخار کندانس می‎شود وجود آب در بخار باعث دیده‎شدن آن می‎گردد.

حال همین آزمایش را می‎توان با بخار صنعتی انجام داد. چنانچه لوله بخار را مستقیماً به اتمسفر باز کنیم در ابتدای خروجی ازلوله می‎بایست بخار نامرئی یا به اصلاح DRY INVISIBLE STEAM وجود داشته باشد و پس از مسافتی رنگ سفید به خود بگیرد (در اثر کندانس شدن بخار). حال چنانچه بخار خروجی از همان ابتدا دارای رنگ سفید باشد کیفیت بخار مطلوب نیست.

البته باید به این نکته توجه داشت این روش صرفاً تجربی است و به کمک آن نمی‎توان درصد خشکی بخار را محاسبه کرد.

هوا در بخار

زمانی که هوا و گازهای غیر قابل کندانس با بخار همراه شوند فشاری که فشارسنج‎ها نشان می‎دهند مجموع فشار بخار و هواست. بنابراین قرائت این فشار از روی نشانگر معرف فشار واقعی بخار نیست و در نتیجه نمی‎توان دما و انرژ ی واقعی بخار را محاسبه نمود.

مهم‎ترین اشکال وجود هوا در سیستم جلوگیری از تبادل حرارتی است. همچنین از آنجاییکه بخار مورد نیاز مصرف کننده های بخار می‎بایست با دما و فشار مناسب به آنها برسد؛ باید این هوا را از سیستم خارج نمود. اما پیش ار آنکه به چگونگی خارج ساختن هوا بپردازیم باید بدانیم این گازها چگونه وارد سیستم می شوند.

ورود هوا به سیستم بخار

خاموشی سیستم

مهمترین زمان برای هواگیری از سیستم بخار در زمان راه‎اندازی است. زمانی که بخار در سیستم پس از تعطیلی به طور کامل کندانس می‎شود با کم شدن فشار و رفتن به سمت خلاء شیرهای خلاء شکن باز شده و سیستم را پر از هوا می‎کنند. پس از آغاز به کار مجدد سیستم، بخار هوا را به دورترین نقطه نسبت به ورودی بخار هدایت می‎کند. همچنین بخشی از هوا با بخار مخلوط شده و همراه با آن وارد تجهیزات می شود.

کیفیت بخار

کیفیت بخار تولیدی دیگ بخار

این هوا مانند عایق بر روی سطوح حرارتی قرار می گیرد و تبادل حرارتی را به شدت کاهش می‎دهد.

وجود هوا و گازهای غیر قابل کندانس در آب تغذیه

آب تغذیه بویلر دارای هوا و گازهای غیر قابل کندانس است که توسط تصفیه داخلی و خارجی آنها را حذف می‎کنیم اما ممکن است همچنان مقداری از آنها وارد بویلر شوند و توسط بخار به داخل سیستم هدایت گردند.

خلاءشکن

در تجهیزاتی که شیر کنترلی وجود دارد برای جلوگیری از ایجاد خلاء شیرهای خلاء شکن نصب می‎گردد که این شیرها خود از عوامل ورود هوا به سیستم هستند؛ در نتیجه موجب کاهش کیفیت بخار می‎گردند.

هواگیری

برای هواگیری در سیستم‎های بخار چند راهکار اساسی وجود دارد:

  1. استفاده از ایرونت یا شیرهواگیری
  2. نصب شیر بای‎پس برای تله بخار
  3. هواگیری به کمک تله بخار

ایرونت

ایرونت‎ها وظیفه تخلیه هوا از سیستم را بر عهده دارند و هوا را بصورت اتوماتیک از سیستم خارج می‎کنند. از آنجاییکه عملکرد ایرونت به صورت ترموستاتیکی است برای جلوگیری از بروز خطا در عملکرد آن می‎بایست آنرا توسط یک لوله بدون عایق به نقطه مورد نظر متصل نمود.

نکته قابل توجه آن است همواره مقدار کمی بخار همراه با هوا از ایرونت خارج می‌‎شود که گاهاً توسط اپراتور به غلط به خرابی و نشتی ایرونت تعبیر می‎شود. این در حالی است که صرفاً در زمانی که این خروج بخار بدون توقف صورت می‎گیرد و قطع نمی‎شود حاکی از خرابی یا نشت ایرونت است. در انتهای خطوط بخار که احتمال گیر افتادن هوا بسیار زیاد است بهترین محل برای نصب ایرونت است. تله بخار مناسب برای این نقاط سطلی معکوس است.

نصب شیر بای پس

نصب شیر بای‎پس برای هواگیری در زمان راه‎اندازی سیستم بسیار کارآمد است. همچنین نصب بای پس برای تله‎هایی که خاصیت هواگیری ضعیف دارند توصیه می‎شود. اما باید به این نکته توجه داشت که چنانچه به هر دلیل از شیر بای پس بخار عبور کند حال به دلیل خرابی و نشتی شیر و یا سهل انگاری اپراتور و نبستن کامل شیر بعد از هواگیری، این اتفاق موجبات اتلاف انرژی را فراهم کرده و همچنین عملکرد تله را دچار اشکال می‎کند.

هواگیری با تله های بخار

در مبدل های کوچک حرارتی نیازی به نصب ایرونت نمی‎باشد و تنها استفاده از تله های بخار با قابلیت گذر هوا برای افزایش کیفیت بخار، کفایت می‎کند.

پربازدیدترین‌ها

دیدگاه‌ها

خوشحال خواهیم شد که اولین دیدگاه را شما ارسال نمائید.

دیدگاه خود را ثبت نمایید.

برای دریافت آخرین خبرها و محصولات ما به کانال تلگرام ما بپیوندید