تشریح قسمت های دیگ بخار

در این مقاله به تشریح قسمت های دیگ بخار خواهیم پرداخت  به علت حجم بالا این مقاله رو در چند پست ارائه خواهیم داد ، در صورتی که سوالی در مورد هر یک از مقالات ارائه شده داشته باشید میتوانید از قسمت نظرات همان مقاله  سوالات خودتون و عنوان نمایید .

• کوره  ( Furnace )
• لوله اصلی تغذیه آب بویلر  ( Feed Water Pipe )
• پمپ تغذیه آب بویلر : ( Feed Water Pump )
• ری هیترها ( ReHeaters )
• اکونومایزر  ( Economizer )
• پیش گرمکن دوار یا یانگستروم   ( Jangesterome )

کوره ( Furnace )

کوره یک محفظه عایق است که در آن گرمای حاصل از احتراق سوخت مصرفی ازیک منبع دما بالا به یک منبع دماپایین منتقل می شود.

وظیفه اصلی کوره ، تامین و انتقال حرارت معینی به سیال فرآیند تحت درجه حرارتهای بالا می باشد . انتقال حرارت در کوره می تواند در اثر تشعشع و جابجایی صورت گیرد .

بدنه کوره ها از دیواره آب  Water Wall تشکیل شده است که تا نقطه اتصال به درام امتداد یافته است . دیواره آب از تعدادی لوله که محفظه احتراق را احاطه نموده اند ، تشکیل شده است . این لوله ها ریباًتق نیمیاز حرارت آزاد شد توسط احتراق سوخت را جذب می نمایند. در این بخش سهم اصلی انتقال حرارت را مکانیزم تشعشع بعهده دارد .

آب ورودی به لوله ها ابتدا به تا دمای اشباع مربوط به فشار نقطه مورد نظر گرم می شود و سپس با ادامه حرکت در لوله ها تبخیر صورت گرفته و یک مخلوط مرطوب حاصل می شود . با حرکت جریان به سمت بالا به دلیل افتهای اصطکاکی و وزن کمتر ستون آب رد بالای هر نقطه مشخص ، فشار کاهش می یابد . در نهایت مخلوط حاصل به درام تخلیه می گردد . شکل 1-3 درام یک نوع بویلر نیروگاهی را نشان می دهد .

لوله اصلی تغذیه آب بویلر  ( Feed Water Pipe )

این لوله وظیفه انتقال آب بویلر را به درام بخار ( مخزن بخار ) بر عهده دارد و طراحی آن متناسب با ظرفیت بویلر و در شرایط حد اقل سرعت 1m/s و درجه حرارت طراحی برای مواد متناسب با دمای اشباع در فشار طراحی صورت می گیرد .

پمپ تغذیه آب بویلر ( Feed Water Pump )

افزایش فشار هیدرواستاتیکی آب توسط پمپ ها صورت می گیرد و در طراحی آن ضریب 10 اضافی را در نظر می گیرند . بدلیل عملکرد مداوم بویلرها و به لحاظ شرایط و ملاحظات دینامیکی ، معمولاً دو پمپ پیش بینی می شود و همیشه یکی در حالت رزرو  Researve می باشد . فشار خروجی پمپ برابر با فشار طراحی بویلر ( فشار داخل درام بخار ) بعلاوه مجموع افت فشار جریان آب در لوله تغذیه آب بویلر و لوله های اکونومایزر است .

3 ری هیترها  ( ReHeaters )

ری هیتر قسمتی از دیگ بخار است که بخار در قسمت فشار بالای توربین ، یا توربین فشار قوی ، پس از اینکه قسمتی از حرارت خود را هنگام انبساط از دست می دهد ، به این قسمت هدایت می شود .

در دیگ های بخار، ری هیترها چون بعد ازسوپرهیترها ودر معرض دود نصب شده اند ، با استفاده از حرارت گازهای احتراق ، درجه حرارت بخار را بالا می برندو معمولاً دمای بخار را به دمای اولیه آن می رسانند . ترتیب قرار گرفتن و ساختمان یک ری هیتر مانند سوپرهیتر است . در دیگهای بخار جدید و مدرن ، قسمتهای ری هیتر بطور مساوی با قسمتهای سوپرهیترمخلوط است و یا اینکه ممکن است به طور جداگانه، سوپرهیتر ثانویه در مقابل مشعل کوره و ری هیتر در مقابل دیگری باشد . دمای بخار در ری هیترها، به وسیله ری سوپرهیتر ری هیترها کنترل می شود . در شکل 2-3 یک دی سوپرهیتر ری هیتر از یک نیروگاه 400MW و لوله کشی مربوط به آن نشان داده شده است .

اکونومایزر  ( Economizer )

پس از اینکه گازهای کوره قسمتی از حرارت خود را به لوله های آب یا دیواره های آبی و سوپرهیتر و ری هیترها می دهند ، هنوز مقدار قابل توجهی انرژی حرارتی دارند . اگر این انرژی به همراه گازهای حاصل از احتراق از دودکش تخلیه شود ، از نظر اقتصادی و از نظر راندمان دیگ بخار ، مقرون به صرفه نخواهد بود . به همین جهت از طریق یک اکونومایزر ، از حرارت باقیمانده استفاده می کنند . چون برای صرفه جویی در مصرف ، سوخت این قسمت را به دیگهای بخار اضافه کرده اند ، آن را صرفه جویی کننده یا اکونومایزر لقب داده اند .

اکونومایزر را می توان به عنوان یک هیتر آب تغذیه محاسبه کرد ، زیرا آخرین هیتر آب تغذیه قبل از ورود آن به دیگ بخار است .

اکونومایذر تعدادی لوله های سری دارد که در آخرین مرحله در مسیر گازهای حاصل از احتراق قرار می گیرد و آب تغذیه را گرم می کند . لوله ها به طور جداگانه یا بصورت حجمی قرار گرفته اند و به وسیله یک سری لوله های خمیده کوچک یا زانویی به یکدیگر وصل می شوند . عمده این اتصالات جوشکاری شده است . لوله های خمیده را ، در اصطلاح ، خمهای اکونومایزر می گویند . آب در ابتدا به قسمت تحتانی یا سرد وارد می شود و از لوله ها گذشته به قسمت بالایی که گرمترین قسمت است ، می رسد و آنگاه وارد هدر خروجی آن می شود ، سپس به درام می ریزد .

لازم به ذکر است که لوله های اکونومایزر در قسمت بیرونی یا محیطی دارای فین یا پره هستند ، تا با افزایش سطح تبادل حرارتی مقدار حرارت جذب شده زیاد باشد .

گاهی اوقات اکونومایزر به دو قسمت بخار کننده و گرم کننده تقسیم می شود . در این صورت ، آب تغذیه ابتدا وارد قسمت گرم کننده می گردد که درجه حرارتش پایین است و بعد از افزایش دما ، به قسمت بخار کننده وارد می شود . از این روش در دیگهای بخار مدرن و جدید استفاده نمی شود . دیگهای جدید فقط شامل یک اکونومایزر است .

پیش گرمکن دوار یا یانگستروم   ( Jangesterome )

این نوع گرمکن معمولاً بعد از اکونومایزر ، در مسیر گازهای حاصل از احتراق بطرف دودکش قرار می گیرد تا قسمتی از حرارت باقیمانده از گازهای احتراق را جذب و به هوا منتقل کند .

حرارت گازها در قسمتی از این نوع پیش گرمکن برای مدتی ذخیره می شود و سپس به هوای تغذیه دیگ بخار که از سوی فن های دمنده هوا ارسال شده است ، منتقل می گردد . درواقع در این نوع گرمکن ، سطوح انتقال گرما از نوع فلزی به ترتیب در معرض عبور هوا و یا گازهای گرم ، قرار می گیرند . این نوع گرمکن به نوع بازیافتنی نیزمشهور است .

چنان که در شکلهای 3-3 و 4-3 دیده می شود ، برای دوران قسمت چرخنده گرمکن از یک موتور استفاده می شود و حرکت محرک به وسیله چرخدنده های مناسبی به درام گردنده گرمکن منتقل می شود

•  سرعت دورانی درام یک یا دو دو دور در دقیقه است .

درام شامل عناصرموجی شکل است که مابین صفحات شعاعی قرار می گیرند . این صفحات شعاعی ، درام را به قسمتهای مجزا تقسیم می کنند .

گازها از میان عناصر یکطرف درام و هوا از میان عناصرطرف دیگر عبور می کنند . از این رو ، عناصر گردنده هنگامی که در معرض جریان گازها هستند ، حرارت را در خود ذخیره می کنند و موقعی که در مسیر جریان هوا قرار می گیرند ، حرارت ذخیره شده را به هوا منتقل می سازند واین عمل به طور مداوم ادامه می یابد .

آب بندی های شعاعی جهت جلوگیری از نشت به صفحات جداکننده اضافه می گردند و آب بندی های محوری و محیطی برای جدا کردن طرف گاز از طرف هوا به کار برده می شوند . در یک نیروگاه بخاری با خروجی تقریبی 300MW ، دمای گازهای ورودی به ایننوع پیش گرمکن ، حدود 400 & است .

در یانگستروم چون فشار هوا از فشار گازها بیشتر است و امکان مخلوط شدن هوا وگاز وجود دارد ، ازچند نوع سیل آب بندی استفاده می شود . این نوع سیلها از ورقه های نازک فلزی هستند که در موقع تماس باید امکان خم شدن نداشته باشند تا به بدنه آسیب وارد نشود .

چون انبساط یانگستروم به طرف بالا است ، و از طرفی ، روتور و گرمکن از پایین به وسیله یاتاقانها محکم شده اند ، برای سیل پایینی محیطی ، در مواقع انبساط مشکلی پیش نخواهد آمد . اما سیلهای محیطی بالایی

•  عمدتاً برای تحمل دماهای بالا طراحی و ساخته می شوند .

غالباً پیش گرمکن های دوار مجهز به دوده پاک کن و مسیر آتش نشانی و شستشو با آب و همچنین مسیرهای روغن برای یاتاقانهای نگهدارنده و هدایت کننده هستند . پیش گرمکن های دوار دارای دمپرهای ورودی و خروجی برای گازهای حاصل از احتراق و هوا هستند که در مواقع بهره برداری ، این دمپرها باز می شوند و در صورت تریپ هر دو موتور AC و DC ، بطور اتوماتیک بسته می شوند .

مزیت این نوع گرمکن بر انواع دیگر این است که ساختمان آن حجم کمتری داشته و جای کمتری را می گیرد . از طرف دیگر باعث بازیافت انرژی در کل چرخه نیروگاه می گردد . اما عیب آن این است که آب بندی کردن آن مشکل است .

یکی از مسائل مهم در بهره برداری از این نوع گرمکن این است کهچون دود ناشی از احتراق غالباً دارای گازهای اسیدی است ، نباید دود در یانگستروم به نقطه شبنم برسد ، زیرا در این صورت ، اسید تولید شده باعث خوردگی شیمیایی قطعات یانگستروم می شود . برای جلوگیری از بروز این اتفاق ، مقداری از هوای گرم شده را از گرمکن عبور می دهند و یا اینکه اجازه می دهند قسمتی از هوای سرد ، بدون اینکه از گرمکن بگذرد ، از بای پس عبور کند . حتی اگر لازم باشد تمام هوا را بای پس می کنند

دی سوپرهیترها  ( DeSuperHeaters )

سوپرهیترها را برای درجه حرارت های بالاتر از درجه حرارت مورد نیاز و برای تمامی شرایط بار توربین می سازند . در مواقع پایین آمدن بار توربین و پایین آوردن درجه حرارت بخار سوپرهیتر ، از دی سوپرهیتر استفاده می کنندو غالباً آن را بین دوسوپرهیتر سری شده قرار می دهند .

دی سوپرهیترها خود دونوع هستند :

نوع اول مبدل حرارتی پوسته و لوله ای که بخارداغ دمای اضافی خود را به آب تغذیه دیگ بخار می دهد . این نوع با وجود دارا بودن مزیت بازیافت انرژی ، با بالا رفتن تناژتولید بخار ، عملاً نمی تواند پاسخگو باشد .

نوع دیگراز دی سوپرهیترها که غالباً در نیروگاههای بزرگ از آنها استفاده می کنند ، نوع پاششی است که به آن ، تماسی نیز می گویند . در این نوع ، آب تغذیه به طور مستقیم به داخل بخار داغ پاشیده می شود و برودت لازم را به بخار داغ می دهد . مقدار آب پاشیده شده بر حسب درجه حرارت لازم تنظیم می شود . این نوع دی سوپرهیتر در شکل شماره دیده می شود . لازم به یادآوری است که در مسیر ری هیتر نیز از این لوازم استفاده می کنند تا در صورت افزایش دمای بخار هنگام ری هیت ، آن را کاهش دهد .

شکل زیر نمایش شماتیکی یک نمونه دی سوپر هیتر را نشان می دهد