انتخاب دیگ بخار

ببینید: دیگ بخار چگونه کار می‌کند؟

در این ویدئو با نحوه کار دیگ بخار آشنا می شوید.

طراحی و انتخاب دیگ بخار

مهندسین مشاور در راستای پاسخ به نیاز مشتریان خود، انتخاب های متنوعی دارند. برخی از مشتریان به دنبال بهره گیری از پیشرفته ترین تکنولوژی های دیگ بخار مانند مشعل های ماژولار، مبدل های حرارتی  چگالشی، سیستم های آبشاری و سیستم های گرماده برتر مانند گرمایش از کف هستند و دسته دیگر، تنها دنبال گرمایش با حداقل الزامات هستند. بسیاری از سازندگان به دنبال شناخت و بهره گیری از سیستم های مدرن اند و این مهندسان هستند که یک سیستم گرمایی را طراحی می کنند(انتخاب دیگ های بخار به عنوان قلب سیستم)، تا هم جوابگوی مشتریان و هم فراتر از آن، به دنبال بهره وری از انرژی و کاهش هزینه ها باشند.

ملاحظات طراحی دیگ بخار

امروزه، ترجیحاً طراحی بر مبنای تکنولوژی دیگ بخار چگالشی ماژولار است. دیگ های استاندارد غیر چگالشی ازبخش های چدنی ساخته می شوند و با فعال شدن نوعی کنترل دوگانه یا سه تایی بکار می افتند، که این کنترلر در محدوده دمایی مشخصی کار می کند و این بویلرها تنها با ظرفیت ۱۰۰ درصد کار می کنند. زمانی که سیگنالی جهت فراخوانی سیستم گرمایش ارسال می شود مشعل دیگ بخار روشن شده و دیگ معمولاً در محدوده دمایی حد پایینی۰C    ۶۰  و حد بالایی۰C  ۸۲ کار می کند. بسیاری از دیگ های چدنی دارای محدوده دمایی برای آب برگشتی هستند و لذا طراحی بر مبنای این محدوده دما انجام می شود. در مقابل، امروزه دیگ های چدنی به بازار عرضه شده است که انعطاف پذیری بالایی در مقابل دمای پایین آب برگشتی دارند و بنابراین، برای دمای هدف پایین قابل استفاده هستند. در نتیجه، با وجود هزینه مربوط به تکنولوژی های پیشرفته، مصرف انرژی و هزینه های کلی در آن ها کاهش یافته است. با استفاده از دیگ های بخار چگالشی ماژولار پربازده، بسیاری از مشکلات دیگ های بخار چدنی معمولی حل شده است. در دیگ های بخار، زمانی که بخار خروجی در نقطه شبنم خود است چگالش اتفاق می افتد و بدین معنی است که دمای آب برگشتی باید کمتراز۰C 60 باشد تا چگالش انجام شود. زمانی که این اتفاق رخ می دهد گرمای نهان ناشی از چگالش، جذب سیستم می شود و بازده در این سیستم نسبت به سیستم دیگاستاندارد ۱۰ درصد افزایش می یابد و سیستم ماژولار خروجی را، بر اساس تقاضا تنظیم می کند. بنابراین اگر بار گرمایی کوچکی نیاز باشد (تنها یک ناحیه جهت تولید گرما فراخوانی می شود) و دیگ بخار با ۱۰۰ درصد ظرفیت مانند دیگ های استاندارد کار نمی کند و تنها با ۲۰ درصد ظرفیت و با نسبت گردش ۱ به ۵ برای دیگ بخار تکی یا نسبت گردش ۱ به ۴۰ برای دیگ بخار با سیستم آبشاری کار می کند.

طراحی و انتخاب دیگ بخارملاحظات دیگری که برای طراحی باید در نظر گرفت، دمای طراحی سیستم است. معمولاً، سیستم باید طوری طراحی شود که در سردترین روز سال نیز جوابگو باشد. برای نمونه، سیستم در دمایی مانند۰C 17-  در انگلستان نیز پاسخگوی نیاز گرمایشی باشد. به سادگی و با اضافه کردن سطح تبادل گرمایی بیشتر، می توان دمای طراحی سیستم را پایین تر در نظر گرفت. معمولاً، در گرمایش تابشی از کف، دمای طراحی را۰C 38 در نظر می گیرند زیرا سطح انتقال حرارت بسیار بزرگ است و دما را می توان تا این حد پایین در نظر گرفت. در مورد هیدروکویل ها و رادیاتورها، دمای مورد نیاز طراحی و کارکرد آنها پایین تر از دمای استاندارد ۰C 82 است. سازندگان مختلف، دماهای طراحی متفاوتی برای دمای آب ورودی سیستم های گرماده خود در نظر می گیرند، معمولاً این دما۰C  ۸۲ یا۰C  ۷۲ و یا حتی پایین تر و در حدود۰C 60 است. به ازای ۱٫۷ درجه سانتیگراد دمای ورودی پایین تر، در حدود ۱ درصد صرفه جویی در مصرف سوخت داریم. با استفاده از آب ورودی با دمای۰C 72 یا۰C  ۶۰ ، تعداد دفعات چگالش در دیگ افزایش می یابد و در نتیجه سبب صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه ها می شود.

طراحی و انتخاب دیگ بخارروش های مختلف طراحی: دیگ های چگالشی در مقابل دیگ های غیر چگالشی

در اینجا با وجود دمای ورودی پایین تر یک تفاوت عمده وجود دارد. با یک دیگ معمولی، نصاب باید مطمئن شود که مبدل حرارتی چدنی در مقابل شوک های حرارتی مقاوم باشد. این حالت بیشتر در زمانی است که آب بسیار سرد برگشتی وارد مبدل حرارتی بسیار داغ چدنی می شود با انبساط بسیارسریع درمقاطع مبدل چدنی ترک و سپس نشتی ایجاد می شود. در دیگ های چگالشی، نصاب ها ترجیح می دهند از آب برگشتی با دمای پایین تر استفاده کنند تا عمل چگالش بهتر انجام شود.

تهویه پارامتر دیگری است که باید مورد توجه قرار گیرد. تهویه استاندارد و پر بازده معمولاً دودکش است و به همراه تجیزات اضافی مانندتهویه اجباری که سبب افزایش هزینه تعمیر و نگهداری می شود. اکثر دیگ های چگالشی داری تهویه مستقیم هستند. امروزه ساختمان هایی ساخته می شوند که در آنها از دودکش استفاده نمی شود، استفاده از دیگ های چگالشی گزینه مناسبی برای این نوع ساختمان ها است.

تاکنون به اولویت استفاده از دیگ های بخار چگالشی\ماژولار پربازده نسبت به دیگ های استاندارد پرداختیم. در مورد دمای طراحی سیستم مطالبی ارائه شد و گفته شد که به ازای 1.7 درجه سانتیگراد دمای ورودی پایین تر، در حدود 1 درصد صرفه جویی در مصرف سوخت داریم. در ادامه به بررسی سیستم کنترل در دیگ های چدنی خواهیم پرداخت. گاهی اوقات صرفه جویی در مصرف انرژی با بروز رسانی سیستم کنترل دیگ مانند کنترل ریست دارو با کارکرد متناسب با آب و هوا امکان پذیر است. امروزه در واقع، داشتن قابلیت ریست\ موژولار برای دیگ چگالشی تبدیل به یک استاندارد شده است. اجازه دهید که به بحث دمای طراحی برگردیم. اگر سیستم برای دمای0C 82 در یک روز زمستانی با دمای0C 18- طراحی شده باشد دیگر لازم نیست که همان دمای0C 82 را برای یک روز دیگر با دمای0C 10 داشته باشیم. کنترل ریست بیرونی، دمای هوای بیرون را اندازگیری می کند و دمای آب ورودی را براساس دمای هوای بیرون و دیگر پارامترهای از پیش تعیین شده طراحی، تنظیم می کند. در این حالت با افزایش تعداد دفعات روشن شدن مشعل دیگ در حالت چگالشی، بازده انرژی بیشتر شده و مصرف سوخت کاهش می یابد.

اشتباهات طراحی و نصب

یک اشتباه متداول بر طبق اطلاعات فنی است که سازندگان در اختیار مشتریان خود قرار می دهند. هر سازنده دارای مبدل حرارتی با جنس و طراحی و دستورالعمل مختص به خود است. در هنگام لوله کشی توجه به این مساله مهم است. دیگ های چدنی استاندارد، معمولاً دارای مخازن حجیم و سنگین هستند و سیستم لوله کشی آنها نیاز به هدر لوله رفت و برگشت دارند. اما در دیگ های چگالشی، مخازن مورد استفاده  کم حجم تر و سبکتر است و به یک سیستم لوله کشی اولیه و ثانویه مجهز می شوند و در آنها از یک هدر با افت کم استفاده می شود واجازه می دهد که بین جریان سیستم و دیگ جدایش هیدرولیکی رخ دهد.

(طراحی و انتخاب دیگ بخار(بخش دومبسیار مهم است که سایز دیگ به درستی انتخاب شود و انتخاب سایز بزرگ به هیچ وجه گزینه مناسبی نیست. به جهت بهینه سازی سیستم، نصاب باید مطابق با بار گرمایی، رادیاتور مناسب انتخاب کند. همچنین باید به خاطر سپرد که درصورت نصب نادرست، ترکیب الکتریسیته + گاز + آب نتایج زیانباری به دنبال دارد. تجهیزات تولید شده توسط سازندگان گاهی با تغییراتی همراهند و نصاب ها باید دوره های آموزشی که سازندگان این تجهیزات ارائه می دهند را طی کنند تا تمامی موارد ایمنی در مورد گازمصرفی و احتراق و تهویه مناسب را رعایت کنند.

انتخاب دیگ چگالشی  

برای انتخاب دیگ در یک ساختمان که نیاز به یک، دو و یا حتی سه میلیون بی تی یو (BTU) بار گرمایی دارد، مهندسان دو گزینه جذاب سیستم های چگالشی پیش رو دارند: یک دیگ بخار بزرگ و سنگین و یا مجموعه ای از چندین دیگ بخار سبک که به عنوان پکیج آبشاری شناخته می شوند. گاهی بار گرمایی بدست آمده و بازده در دو مورد یکسان است حال سوال بعدی این است که چه مساحتی برای نصب دیگ در ساختمان در دسترس است؟ برای انتخاب بین دیگ بزرگ و کوچک، مهندس باید نظر مشتری را در نظر داشته باشد. او باید شرایط را بسنجد و تصمیم گیری کند که بر اساس شرایط موجود، چه نوع دیگی بهترین بازده گرمایی را دارد. گاهی زمان بازیابی سیستم برای ما اهمیت دارد. یک کنترل با تابع سِت بَک باید از هدر رفت انرژی در زمان هایی که ساختمان خالی از سکنه است جلوگیری کند و در شرایط دیگری نیز سیستم باید دارای این قابلیت باشد که هر چه سریعتر بازیابی شود. دیگ های کوچک، دارای قابلیت بازیابی سریع هستند زیرا حجم آب در گردش در این نوع، کم است.

اگر یک مهندس تفاوت دیگ های مختلف که توسط سازندگان مختلف تولید می شود را در نظر نگیرد و علاوه بر آن هزینه نصب و نگهداری را مد نظر قرار ندهد در نهایت دیگی با اندازه مناسب برای تامین بارِ گرمایی ساختمان انتخاب نخواهد کرد و در این حالت بهره وری انرژی به حداقل می رسد.

هزینه های اولیه و بازگشت سرمایه

انتخاب دیگی که در بالاترین حالت بهره وری انرژی قرار دارد سبب بالا رفتن هزینه اولیه پروژه خواهد شد. امروزه دیگ های بزرگ چگالشی، ممکن است نیاز به سرمایه گذاری بالایی داشته باشند. بسته به فضای رقابتی، ممکن است هزینه اولیه زیاد با برگشت سرمایه ناشی از صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش مصرف سوخت و طول عمر بیشتر، جبران شود. با وجود گاز طبیعی در دسترس، کاهش مصرف سوخت قابل توجه خواهد بود و تا حدود یک ششم هزینه اولیه دیگ، از محل صرفه جویی جبران خواهد شد.

برای نمونه، یک دیگ بزرگ چگالشی نیاز به سرمایه اولیه 10 تا 20 درصدی بیشتراز یک دیگ کوچک معادل آن برای پروژه  ساختمانی با بارِ گرمایی مورد نیاز در حدود شش تا هفت میلیون بی تی یو (BTU) دارد. برای این ساختمان هزینه قابل پیش بینی سوخت برای یک سال در حدود 60000 دلار است و با یک نگاه محافظه کارانه و با استفاده از دیگ های بخار بزرگ، هر سال در حدود 2000 دلار صرفه جویی در مصرف سوخت و به عبارت دیگر در طول 5 سال 10000دلار بازگشت سرمایه خواهیم داشت.

ببینید: آشنایی با دیگ بخار

طراحی و انتخاب تجهیزات بخار

بررسي مجدد پروژه‌هاي اجرا شده و تاسيسات و تجهيزات بکار‌رفته در پروژه‌ها حاكي از آن است كه ظرفيت اکثر تجهيزات بکار رفته بيش از حد نياز انتخاب شده است. وجود ارتباط مستقيم بين حق‌الزحمه طراحي و هزينه اجراي طرح، از حساسيت در انتخاب ظرفيت‌هاي دقيق و بهينه مي‌كاهد و در مراحل طراحي معمولاً ظرفيت‌ها Over Design انتخاب مي‌شوند و هم در مراحل تداركاتي نيز از ظرفيت‌هاي بالاتر استفاده مي‌شود بنابراين چنانچه ارتباط مستقيم بين حق‌الزحمه و هزينه اجرا قطع شود اين معضل تا حد زيادي مرتفع خواهد شد.

در طراحي و انتخاب سيستم‌ها و تجهيزات لازم است موارد زير مد نظر قرار گيرد:

بررسي دقيق نياز با توجه به كاربري فضاي مورد نياز

تعيين محدوده آسايش با توجه به شرايط خاص اقليمي

در صورت امكان، منطقه‌بندي حرارتي (زون بندي)

جلوگيري از گرم شدن فضاهاي ناخواسته

خاموش نمودن تجهيزات انرژي بر، در زمان‌هاي تعطيلي كار

يکي از موارد عمده اتلاف انرژي صنايع (بخصوص در صنايع غذايي) در قسمت بويلرها مي‌باشد که بهترين راه براي کاهش اتلاف، استفاده از اکونومايزر است. در اينجا سعي بر آن است که نوع جديدي از اکونومايزر را معرفي کنيم دود خروجي از دودکش بويلر، معمولاً دماي بين 220 تا 350 درجه سانتيگراد را دارد. هر 13 درجه کاهش دماي دود خروجي معادل 1 درصد افزايش راندمان بويلر و کاهش مصرف سوخت است، لذا با در نظر گرفتن يک اکونومايزر که انرژي دود خروجي را صرف پيش‌گرم کردن آب ورودي به بويلر مي‌نمايد، مقداري از انرژي تلف شده را کاهش خواهد داد. اکونومايزرهاي معمول از يک دسته لوله فين‌دار تشکيل شده که آب ورودي بويلر، داخل لوله حرکت کرده و دود داغ در اطراف لوله‌ها حرکت مي‌کند. ولي در نوع جديد اکونومايزر (سوپرمايزر) قطرات آب با دود داغ در تماس مستقيم قرار مي‌گيرد. در روش قديمي ‌ضريب انتقال حرارت بين Btu/ft2hroF 15-10 بوده ولي در روش جديد ضريب انتقال حرارت به Btu/ft2hroF 1000-800 افزايش مي‌يابد. اين ويژگي انتقال حرارت باعث مي‌شود که:

اندازه دستگاه بسيار کاهش يابد

ميزان حرارتي که از دود جذب مي‌شود به ميزان زيادي افزايش يابد

دستگاه‌هاي سوپرمايزر در دو نوع ارائه مي‌شود. نوع اول براي دود‌هاي ناشي از سوخت سنگين مانند مازوت که دوده به همراه دارند، استفاده مي‌شود. اين نوع سوپرمايزر مجهز به سيکلون براي جداکردن ذرات معلق جامد مي‌باشد و نوع دوم که براي دود ناشي از سوخت‌هاي سبک (گاز طبيعي) است که انتقال حرارت بر روي پکينگ انجام مي‌شود.
با استفاده از سوپرمايزر، افزايش راندمان حدود 20تا 25 درصد حاصل مي‌شود که اگر به تعداد بويلر‌هاي در حال کار در ايران (حدود 20000 دستگاه) اشاره گردد و نيز با توجه به اين که هر سال 1000 دستگاه بويلر جديد به آنها اضافه مي‌شود، لذا ميزان صرفه‌جويي انرژي مشخص خواهد گرديد. از طرف ديگر با توجه به اين که دود خروجي از سوپرمايزر حدود 40 تا 50 درجه سانتيگراد دما دارد، در مقايسه با روش قديمي‌که حدود 200-150 درجه سانتيگراد دما داشت، براي محيط زيست کمترين آسيب را بهمراه دارد

لزوم ارتباط تنگاتنگ بين مهندسين طراح سيستم سوخت و سازندگان مولدهاي انرژي حرارتي در صنعت
تجهيزات حرارتي را مي‌بايد بر اساس نيازهاي فرآيندي طراحي ساخت و اطمينان حاصل کرد که اجزا مجموعه حرارتي مانند مشعل، کوره و وسايل ‌اندازه‌گيري و کنترل با نيازهاي فرآيند منطبق و با يکديگر سازگار باشند. بررسي‌هاي کارگروه نشان مي‌دهد که روال‌هاي رايج در ايران در ساخت و تامين تجهيزات حرارتي با اين اصول انطباق نداشته و ناهماهنگي و ناسازگاري بين سيستم سوخت، کوره يا ديگ و تجهيزات کنترلي سبب مي‌گردد که فرآيند‌هاي توليد با اختلال‌هاي جدي همراه گرديده و صنايع کشور با خسارت‌هاي قابل توجهي روبرو باشند.
مهمترين ‌موارد عدم تناسب بين سيستم‌ سوخت ‌و ‌كنترل و كوره يا ديگ در موارد ذيل مي‌باشند.

1- ظرفيت حرارتي
اگرچه شايد منظور نمودن ظرفيت حرارتي و ميزان آن عمل ساده‌اي بنظر برسد ولي متاسفانه بدليل منظور نشدن ضريب اطمينان مناسب، در نظر نگرفتن اثر ارتفاع بر ظرفيت حرارتي و كاهش ظرفيت حرارتي بر اثر محيط مورد نياز در محفظه احتراق (اكسيدي يا احيايي) و تأثيرگذاري كاهش فشار هواي احتراق بر ظرفيت حرارتي، عملاً ظرفيت حرارتي واقعي با كوره هماهنگي ندارد.

2- دامنه تنظيم
دامنه تنظيم نقش بزرگي در گرم كردن اوليه مولد انرژي حرارتي (بخصوص كوره‌ها) و طي كردن منحني حرارتي موردنظر و حرارت‌دهي در فرآيند را دارد، ضمن اينكه در كاهش ميزان انرژي مصرفي هم نقش قابل ملاحظه‌اي دارد.

3- ابعاد شعله
عدم انطباق ابعاد شعله با كوره يا ديگ موجب آسيب‌ديدگي آن مي‌گردد (از جمله در ديگ‌ها موجب سوختن انتهاي ديگ و يا اطراف مشعل مي‌گردد)، ضمن اينكه در مواردي مي‌تواند موجب آسيب‌ديدگي مواد توليدي گردد (مثلاً در كوره‌هاي ذوب آلومينيوم موجب سوختن آلومينيوم مي‌گردد).

4- مسير حركت محصولات احتراق
مناسب نبودن مسير حرکت محصولات احتراق علاوه بر ايجاد نكردن يكنواختي حرارتي مورد نظر موجب افزايش مصرف سوخت مي‌شود، در سيستم‌هاي حرارتي مدرن انتخاب مسير مناسب براي محصولات احتراق نقش حياتي دارد.
5- كنترل و ايمني
روش كنترل حجم شعله ارتباط تنگاتنگي با فرآيند دارد يعني كنترل حجم شعله و در نهايت ظرفيت حرارتي مشعل بايد هماهنگ با فرآيند باشد. اينكه شعله بصورت تدريجي (Modulating) دو مرحله‌اي (two-stage) و يا خاموش- روشن (ON-OFF) كنترل شود، بستگي به كوره، فرآيند و نوع توليد دارد. چنانچه اين روش بدرستي انتخاب نشود موجب اختلال در توليد و افزايش ميزان سوخت مصرفي مي‌گردد، ضمن اينكه سيستم ايمني بكارگيري شده ارتباط تنگاتنگي با كوره و درجه حرارت‌ كاري آن دارد.
6- نوع مشعل
انتخاب نوع مشعل و هماهنگي آن با فرآيند حرارتي موردنظر روزبروز اهميت بيشتري پيدا مي‌كند و بكارگيري موثر حرارت در داخل كوره بستگي مستقيم به نوع مشعل دارد: اينكه مشعل انتخابي سرعت متوسط، سرعت بالا، شعله مسطح، تشعشعي و شعله متغير باشد يك انتخاب حياتي و فوق‌العاده تخصصي مي‌باشد و نتيجه بكارگيري هر يك بجاي ديگري مي‌تواند اثر متضاد داشته باشد

چند عارضه ناشي از عدم تناسب:

عدم امكان دستيابي به سقف توليد مورد نظر بدليل كمبود انرژي حرارتي

بدست نيامدن يكنواختي حرارتي مورد نظر

عدم امكان طي كردن منحني حرارتي مورد ‌نياز

آسيب‌ديدن گرماسازها بدليل تمركز و يا افزايش حرارت در برخي نقاط

افزايش سيكل تعميراتي گرماسازها كه موجب افزايش هزينه عملياتي و كاهش توليد مي‌گردد

افزايش ميزان سوخت مصرفي

مثال از چند مورد عارضه مشاهده شده و روش اصلاح:

افزايش درجه حرارت سقف و ورودي به دودكش و ميزان مصرف سوخت: همچنين زياد شدن ميزان سرباره در كوره ذوب آلومينيوم (درجه حرارت سقف oC1200، درجه حرارت ورودي به دودكش oC1250).

مشكلات بالا با جابجايي مشعل تا حد زيادي برطرف شد و درجه حرارت سقف به oC1050، درجه حرارت، ورودي به دودكش oC850 رسيد. 20 درصد از ميزان سوخت صرفه‌جويي شد، ضمن اينكه از سرباره كاسته شد. (مشعل بجاي روبروي دودكش قرار گيرد، در كنار دودكش قرار گرفت و حركت سيال بجاي خط مستقيم به حالت نعل اسبي درآمد).

درجه حرارت انتهاي ديگ بخار (ورودي به مسير دوم) شديداً بالا مي‌رفت و موجب باز شدن اتصال لوله به صفحه مي‌شد، با تعويض مشعل و کاهش طول شعله آن (البته طبعاً قطر شعله قدري بزرگتر شد) اين مشكل رفع شد.

افزايش شديد درجه حرارت سوپرهيتر و ورودي دودكش بشكلي كه حتي موجب تاب برداشتن پره‌هاي مكنده مي‌گرديد، (چون طول شعله مشعل با ابعاد ديگ هماهنگي نداشته در حاليكه در ديگ‌هاي Water-tube اين هماهنگي حياتي است). با تعويض مشعل و انتخاب مشعلي هماهنگ با ديگ (مشعل شعله متغير)، اين مشكل حل شد.

عدم امكان طي منحني حرارت با مشعل‌هاي روشن (بخصوص در درجه حرارت پايين) دليل دامنه تنظيم محدود مشعل‌ها و شعله كوتاهي كه بيش از ظرفيت حرارتي مورد نياز در درجه حرارت پايين مي‌باشد.

عدم امكان رعايت منحني حرارتي در تنش‌گيري مخزن كروي گاز مايع با مشعل گازوئيل‌سوز و افزايش درجه حرارت بالاي مخزن به شكلي كه اختلاف دما بين پايين و بالاي مخزن بجاي oC20، oC150 مي‌رسيد. با تعويض و استفاده از مشعل Excess air super velocity مشكل حل شد و اختلاف به oC10 رسيد.

راه حل مشكل:
همانطوري كه چند مورد مثال زده شد ادامه روند موجود موجب بروز مشكلات بسيار بزرگ گرديده و شايد بدرستي بتوان گفت كه اين روند يكي از مهمترين موانع در افزايش ظرفيت توليد صنايع و جوابگويي صحيح طرح‌هاي توسعه بشمار مي‌آيد. لازمه اوليه براي رفع مشكل هماهنگي و همياري طراح فرآيند، طراح و سازنده كوره، طراح مشعل و سيستم سوخت و کنترل مي‌باشد (بخصوص طراح و سازنده كوره و طراح مشعل و سيستم سوخت و کنترل) در دنياي امروز اين هماهنگي و همياري نقش حياتي بخود گرفته و با يك بررسي اجمالي بسادگي مي‌توان پي ‌برد كه هر سازنده معتبري در دنيا در كنار خود سازنده‌اي از مشعل و سيستم سوخت را دارد، مثلاً شركت LO1 آلمان در كنار LBE و يا Reithammer در كنار Kromschroder و يا Babcock در كنار Peabody (اگرچه در مواردي شايد مشاهده شود كه مشعل بر‌چسب سازنده كوره را دارد ولي اين امر ناشي از توافق دو سازنده كوره و مشعل مي‌باشد).
اگرچه شايد بنظر برسد كه هماهنگي و همياري مشكلاتي را براي دو طرف در بر داشته و محدوديت‌هايي را موجب شود ولي اين موانع جزئي در مقايسه با عوارض و خسارات غيرقابل باوري كه امروزه با آن روبرو هستيم بسيار ناچيز بوده ضمن اينكه تنها راه بهينه‌سازي مصرف سوخت در صنايع همكاري تنگاتنگ سازنده‌ گرماساز و مشعل ‌و‌ سيستم سوخت‌ (‌يا حداقل مهندس بهره‌برداري از سوخت) مي‌باشد.
معضل ديگر موجود در صنايع عقب‌ماندگي تجهيزات از فن‌آوري روز است در اين رابطه به يكي از مشكلات مشترك موجود در تامين گرمايش فضاهاي صنعتي اشاره مي‌شود.
انتقال حرارت براساس سه روش هدايت و جابجايي و تابش انجام مي‌گيرد. روش رايج در كشور ما براي تامين گرمايش عمدتاً استفاده از روش جابجايي هواي گرم است در حاليكه به خصوص در فضاهاي بزرگ و با ارتفاع زياد نظير سالن‌هاي صنعتي، استفاده از روش جابجايي هواي گرم با اتلاف انرژي زيادي همراه است. فن‌آوري پيشرفته‌اي حدود 25 سال است كه در اروپا و آمريكا رايج گرديده و نتايج بسيار مطلوب بهمراه داشته است، اين روش بر اساس گرمايش تابشي استوار است. ورود اين تكنولوژي به ايران در طي چند سال اخير نتايج بسيار مثبتي از جمله در مواردي كاهش سوخت تا ميزان 50% و كاهش مصرف برق گرمايش تا ميزان 90% را در بر داشته است، پيشنهاد مي‌گردد مديران محترم صنايع و كارشناسان و مديران انرژي، براي انتخاب سيستم‌هاي گرمايش فضاهاي موردنظر خود، اين فن‌آوري را نيز مورد تجزيه و تحليل قرار دهند.

شرکت آرین پادرا صنعت ارائه دهنده خدمات تاسیسات ساختمانی و صنعتی آماده ارائه خدمات به شما مشتریان گرامی می باشد. جهت درخواست مشاوره اینجا را کلیک نمایید.

انتخاب صحیح بویلر

با توجه به اینکه قسمت اعظم هزینه های تعمیرات و نگهداری تاسیسات یک مجموعه مربوط به بویلر می باشد بنابراین انتخاب صحیح و مناسب آن در ابتدای امر نقش بسزایی در کاهش و صرفه جویی هزینه های گزاف حاصله در آتی در سیستم دارد. در این راستا در مقاله ذیل به اهمیت این مهم و اثرات ناشی از عدم رعایت آن پرداخته می شود.

انتخاب صحیح بویلر در تاسیسات و پدیده سیکل کوتاه در بویلر‌ها زمانی‌ اتفاق می افتد که بویلر‌های با حجم بالاتر (Oversized) انرژی مورد نیاز جهت پروسه و یا گرمایش را تامین و تا سیکل تامین انرژی بعدی خاموش می گردد. بار مصرفی در پروسه گرمایش در زمان‌ های مختلف متغیر می باشد.

در نظر گرفتن بویلر‌ها در حجم‌های بالاتر برای تامین انرژی های مورد نیاز ناگهانی و مقطعی می‌باشد که این مسئله در طول عمر کاری بویلر کمتر اتفاق می افتد. اعمال راهکارهای گوناگونی در جهت کاهش اتلافات و بازیافت انرژی گرمایش یک سیستم می تواند منجر به کاهش مصارف گرمائی در کّل سیستم گردد، اما نتیجتاً در نظر گرفتن چند بویلر با حجم هایی دو برابر حجم مورد نیاز چیزی است که در اکثر تاسیسات مجموعه ها به چشم می‌خورد.

سه حالت کاربردی بویلر در رنج بارهای تولیدی بالا, متوسط و پایین

بویلر‌های مورد استفاده در تامین بار گرمائی در حالتی Oversize انتخاب می گردند که ظرفیت مصرفی بر اساس مجموعه اتلافات گرمائی ساختمان بعلاوه گرمایش فضاها و نفوذ هوا به داخل تحت شرایط دمای طراحی محاسبه می گردد و انرژی های حاصل از چراغ ها، سایر تجهیزات، نیروی انسانی‌ در آن‌ لحاظ نمی گردد. گاهی اوقات نیز اعمال ضریب بسیار بالا در ظرفیت کلی‌ برای به تعادل رسیدن سریع‌ در مصارف گرمایش در شب از دیگر علل افزایش ظرفیت بویلر در زمان طراحی می‌ باشد.

اتلافات سیکل کوتاه

سیکل کاری بویلر شامل : بازه آتش زایی، پست پرج (Post-purge)، پری پرج(Pre-purge)، وقفه استراحت (idle-period) می‌ باشد. در زمانی‌ که بویلر خاموش می گردد مقادیری گرما داخل بویلر باقی‌ می ماند. اگر در همین زمان جریان خروجی‌ از بویلر نیز متوقف گردد و بویلر خاموش گردد گرمای محبوس در داخل بویلر از بین می رود. بنابراین بعد از کارکرد بویلر گرمای باقی‌ مانده باید به سیستم تزریق گردد تا از اتلافات در زمان آماده باش بویلر جلوگیری گردد.

به منظور انجام این امر بویلر در حالت خاموش قرار می‌گیرد اما پمپ در بازه چند دقیقه ای در حالت خاموش قرار می گردد. راندمان بویلر از تقسیم انرژی تولیدی بویلر به انرژی وارده به سیستم در یک سیکل زمانی‌ مشخص می گردد.

کاهش راندمان در زمانی‌ رخ خواهد داد که سیکل کوتاه در بویلر رخ دهد و یا چند بویلر با نرخ تولیدی پائین عمل نمایند. کاهش راندمان در شرایط تولید با ظرفیت پائین بسیار چشم گیرتر خواهد بود. بعنوان مثال اگر اتلافات تشعشعی از بویلر  ۱% میزان کّل انرژی گرمائی ورودی در حالت ماکزیمم (Full-Load) جریان بویلر باشد، در حالت عملکرد  نصف از جریان (Half-Load) این اتلافات به ۲% و در حالت عملکردی ۴/۱ جریان(One-quarter)  به ۴% می‌رسد.

بعلاوه اتلافات ناشی‌ از تشعشع بویلر و اتلافات پری پرج و پست پرج نیز در سیستم تأثیرگذار می باشند. در مراحل پری پرج فن با عملکرد خود موجب عبور هوا از بویلر و تخلیه گازهای محترقه داخل بویلر می گردد. پست پرج نیز همین مراحل را دنبال می‌کند.

مثال:

با فرض تعویض بویلری با مشخصات hp ۶۰۰ و راندمان %۷۸.۸ با یک عدد بویلر hp ۱۵۰۰  و ۷۲.۲% راندمان میزان هزینه صرفه جویی شده در یک سال را محاسبه کنید.

                                                          = (۱-E1/E2) میزان صرفجویی در سوخت

                                                          = (۱-۷۲٫۷-۷۸٫۸) x 100

                                                          =    ۷٫۷

اگر بویلر اولی‌ میزان MMBtu۲۰۰.۰۰۰ سوخت سالیانه مصرف کند، صرفه جویی حاصله از جابجائی با بویلر کوچکتر به شرط $۸ /MMBtu هزینه سوخت به شرح زیر خواهد بود.

                                                          =  ۲۰۰,۰۰۰ MMBtu x 0.077 x $8 /MMBtu صرفه جویی سالیانه

                                                          = $۱۲۳,۲۰۰

در زمان افزایش بار مصرفی استفاده از بویلر‌های با راندمان بالا نسبت به بویلرها با راندمان پایین تر و افت حجم مصرفی اهمیت می‌یابد. فاکتورهای تولید آلودگی، عملکرد، نرخ آتش زایی، تغییر بار در جایی که تولید بخار گران تمام می شود باید مورد بررسی‌ قرار گیرند.

استفاده از بویلرهای با سایز پایین تر جهت برآورده کردن میانگین نیاز مصرفی به صرفه جویی در سوخت کمک می‌کند. برخی‌ تاسیسات با استفاده از چند بویلر سایز پایین نه تنها اطمینان خاطر در کنترل بویلر را برای اپراتور فراهم می سازند بلکه از وقوع افزایش شعله و یا سیکل کوتاه جلوگیری می کنند. با توجه به تغییرات چشمگیر بار (بخار مصرفی) در برخی تاسیسات در فصول مختلف بکارگیری چند بویلر با سایز پایین به جای یک بویلر با ظرفیت بالا توصیه می گردد.

شرکت آرین پادرا صنعت ارائه دهنده خدمات تاسیسات ساختمانی و صنعتی آماده ارائه خدمات به شما مشتریان گرامی می باشد. جهت درخواست مشاوره اینجا را کلیک نمایید.

سوالی دارید؟در تلگرام پاسخگوی شما هستیم!

Scroll Up
Skip to toolbar