انواع سیرکولاسیون دیگ های بخار

انواع بویلرهای فایرتیوب
تیر 24, 1397
نحوه انتخاب دیگ
تیر 24, 1397

انواع سیرکولاسیون دیگ های بخار

انواع سیرکولاسیون دیگ های بخار

  • دیگ های بخار با سیرکولاسیون طبیعی

  • دیگ های بخار با سیرکولاسیون اجباری

  • بویلر با سیرکولاسیون اجباری و زیر نقطه بحرانی با درام

  • بویلر با سیرکولاسیون اجباری زیر نقطه بحرانی و یکبار گذر

دیگ های بخار با سیرکولاسیون طبیعی

  • با افزایش فشار سیستم ، اختلاف دانسیته آب اشباع در پایین آورنده های آب تحت اشباع ( Down Comers )و مخلوط دو فازه در دیواره های آبی ( Water Walls ) کم می شود و اختلاتف ارتفاع استاتیکی ، برای ایجاد رانش سیال بسیار کاهش می یابد . به همین دلیل سیرکولاسیون مختل و سیال با سرعت بسیار کمی جاری می شود و اشکال های اساسی در انتقال حرارت سیال درون لوله ها به وجود آمده ، ر‍ژیم های جریان به سرعت عوض می شوند و پایدار نمی مانند و همچنین به علت سرعت کم سیال ، این دو عامل باعث می شود که تولید بخار به سرعت بالا رود ( Flash Off ) و لوله ها در معرض سوختن ( Over Heat ) قرار گیرد .

اما شاید مهمترین مشکل ، جدایش آب و بخار اشباع در داخل درام باشد . زیرا در فشار بالا آب و بخار تمایل کمتری به جدا شدن از همدیگر  دارند و در نتیجه ، سیستم از بخار دهی خواهد افتاد .

  • برای آسیب نرسیدن به لوله ها و داشتن رژیمی پایدار از نظر انتقال حرارت به سیال داخل لوله ها ، داشتن حداقل سرعت مناسب برای سیال در سیرکولاسیون طبیعی از مسائل حیاتی است . از این رو سرعت گذر سیال در سیرکولاسیون طبیعی ، حساسیت مضاعفی دارد و تغییرات سرعت سیال درون لوله ها خود تابع عواملی چون شار حرارتی ، نرخ انتقال حرارت ، طول لوله ها ، قطر لوله ها و ضریب صافی سطح داخل لوله ها می باشد .
  • اگر بخواهیم راندمان واحد بخار ساز را بالا ببریم ، باید طبق قانون دوم ترمودینامیک دو کار را تجربه کنیم : یا دمای منبع سرد را پایین بیاوریم و یا دمای منبع گرم را بالا ببریم . افزایش دمای منبع گرم ( دمای کوره ) میسر است ، امابستگی تامی به فشار دارد . یعنی در فشارهای بالا می توان دمای منبع گرم را بیشتر بالا برد . از این رو لازم است برای بارگیری بیشتر از یک دیگ بخار ، آن را به سمت فشارهای بالا ( نقطه بحرانی آب ) سوق داد . البته در آن صورت باید از سیرکولاسیون اجباری استفاده کرد .

بعضی از سازندگان واحدهای بخار ساز ، سیکل های اجباری را از 122.5bar به بالا پیشنهاد می کنند ، اما بعضی دیگر سیکل های طبیعی را تا حوالی فشار 183.6bar عملی و اقتصادی می دانند . اما دسته سومی هستند که مرز سیرکولاسون طبیعی و اجباری را 170bar دانسته ، در طرحهای خود بدان وفادارند .

دیگ های بخار با سیرکولاسیون اجباری

این نوع دیگ ها خود دارای دو طرح اساسی هستند

  • بویلر با سیرکولاسیون اجباری و زیر نقطه بحرانی با درام
  • بویلر با سیرکولاسیون اجباری زیر نقطه بحرانی و یکبار گذر

بویلر با سیرکولاسیون اجباری و زیر نقطه بحرانی با درام

این طرح ها را از 156bar الی 190bar می سازند . در این نوع طرح ها عامل سیبرکولاسیون و چرخش آب ، پمپهای دیگ بخار ( Boiler Circulation Pumps ) هستند ، داشتن سرعت کافی برای سیال در لوله ها هنگام انتقال حرارت ، عدم تغییر رژیم های انتقال حرارت و مسائل هیدرودینامیکی سیال ، جدایش سریع بخار از آب در داخل درام ،؛ تولید بخار انبوه و قابل دسترس در تغییرات سریع بار ، راندمان بالا به خاطر امکان افزایش دمای منبع گرم ( کوره ) ، کنترل بهینه شیمی آب ، پاسخ سریع به نیازهای توربین و … از مزایای انکار ناپذیر این گونه طرح ها هستند . امروزه این واحدهارا تا مرز 2000ton/hr بخار داغ طراحی کرزده و ساخته اند .

مسئله قابل اهمییت در این نوع سیرکولاسیون ها ، نسبت سیرکولاسیون است . زیرا در سیکل باید همیشه آب اضافی موجود باشد و بطور مداوم در مداری بسته حرکت کند . بنا به تعریف  :

Circulation Ratio = 1/x

که در آن x کیفیت بخار نامیده شده و عبارتست از مقدار بخار در یک کیلوگرم از مخلوط دو فازه آب و بخار برای مثال ، اگر کیفیت نهایی بخار در واحد درام دارای 0.2 باشد ، نسبت سیرکولاسیون چنین سیستمی 5 خواهد بود و آن بدین معنی است که باید در هر ساعت ، 5 برابر بخار داغ خروجی از بویلر ، آب در سیککل به وسیله پمپ های سیرکولاسیون جریان یابد .

در این نوع طرح ها برای سرعت بخشی به سیرکولاسیون پایین آورنده ها را خارج از کوره نصب می کنند یا به عبارتی ، آن را آدیابات در نظر می گیرند تا از اختلاف دانسیته سیال درون آنها در دیواره های آبی نیز در امر سیرکولاسیون سود برند . این امر سه نقطه مثبت به همراه دارد :

  • به نیروی رانشی ( Boiler Circulation Pumps  ) کمک می شود .
  • لوله های Down Comers در معرض تنش های حرارتی قرار نمی گیرند .
  • حجم متناسب کوره حفظ می شود .

بویلر با سیرکولاسیون اجباری زیر نقطه بحرانی و یکبار گذر

در این طرح ، پمپ آب تغذیه سیال عامل را به جلو می راند و آب در گذر از لوله های طویل ، در اثر انتقال حرارت ، گرم شده و بخار می گردد . در حقیقت ، با افزایش سطوح انتقال حرارت و طویل گرفتن مناطق تغییر فاز ، حرارت جذب شده توسط سیال زیاد می شود و رژیم جریان سیال از آب به بخار اشباع می گردد و آنگاه بخار داغ تغییر می کند . به علت جاری نکردن آب راضافی ، دیگر نیازی به وجود درام ، بدان صورت که در طرح قبلی پیش بینی می شد ، نیست . شکل های    و   شماتیک ساده ای از این نوع سیکل ها را ارائه می کنند .

چنانچه از شکل شماره     پیداست ، پمپآب تغذیه سیال را به سمت اکونومایزر می راند . سیال تا حوالی دمای اشباع  فشار اکونومایزر گرم می شود ، سپس وارد منطقه انتقالی ( Transition Section ) می گردد که آن را اواپراتور می نامیم . سیال بعد از تبخیر وارد مخزنی بنام جدا کننده ( Separator ) شده و در آنجا قطرات آب از بخار جدا می شود . آنگاه بخار با کیفیت 100% ( x = 1 ) به سوی سوپرهیتر روانه می شود و بعد از داغ شدن به طرف توربین فشار بالا (  High Pressure Turbine ) می رود . وجود جداکننده در این طرح ها حیاتی است ، زیرا در واحد های درام دار امکان بهینه سازی آب در درام با عمل تخلیه آب ( Blow Down ) میسر بود ، اما در واحدهای یکبار گذر چون مقدار آب تزریق شده در سیکل زیاد نیست و کیفیت سیال از یک منطقه تا منطقه دیگر عوض می شود ، هر گونه جرم خارجی موجب بروز رسوباتی در این طرح ها می گردد .

از آنجا که طراحان در این طرح ها به نرم بودن آب ، بهای بیشتری می دهند ، در جداکننده پسماند آب اندکی از سیکل تخلیه می شود یا هنگام ماندگاری در سیستم ، به طرف Flash Tank رفته ، ضمن تبخیر و پس دادن هوای موجود خود به اتمسفر، به سمت Start up Condensate Tank رفته و قبل از Dearator وارد سیکل شود و اگر آب خیلی نرم نباشد ، از سیستم تخلیه می گردد .

یکی از بهترین طرح های یکبار گذر و زیر نقطه بحرانی انجام شده در ایران ، نیروگاه شهید سلیمی نکا است که در جدول شماره 2-1  مشخصات آن آورده شده است

انواع سیرکولاسیون دیگ های بخار

نقطه در 100% پاریا در 440MW فشار اکونومایزر بالاتر از فشار بحرانی است . در این گونه واحدها برای بارگیری ، بیشتر نیاز به افزایش آنتالپی بخار است . چون h تابعی از P و T است . T در ورودd توربین به علت محدودیت متالوژیکی ثابت می ماند .

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

تماس - بخش فروش