دستورالعمل استاندارد برای تعیین راندمان و ظرفیت دیگ های بخار

 

محدودیت منابع فسیلی ،رشد بالای مصرف سالانه انواع انرژی در ایران ،عدم کارایی فنی و اقتصادی مصیرف انرژی و هدر رفتن قریب به یک سوم از کل انرژی در فرآیندهای مصرف و مشکلات فزاینده زیست محلی ناشی از آن،ضرورت مدیریت مصرف انرژی و بالابردن راندمان و بهره وری انرژی را بیش از پیش آشکار ساخته است .دیگ های بخار از مهمترین ماشین هایی هستندکه سهم مهمی از مصرف انرژی در بخش صنعت ونیروگاهی را به خود اختصاص داده اند .

راندمان دیگ بخار که یکی از پارامترهای شاخص جهت ارزیابی عملکرد دیگ است، تأثیر قابل توجهی بر روی هزینه های مصرف سوخت، تعمیر و نگهداشت و عمر مفید دستگاه دارد. با توجه به اینکه راندمان دیگ بخار با گذشت زمان مرتباً کاهش می یابد بنابراین جهت اطمینان از عملکرد صحیح یک دیگ بخار ،علاوه بر تعیین راندمان در زمان راه اندازی به عنوان شاخص عملکرد دیگ تولیدی،لازم است در بازه های زمانی مشخص،اندازه گیری راندمان دیگ انجام شود. تفاوت روش ها و ابزارهای آزمون های عملکردی دیگ از جمله اندازه گیری راندمان موجب می شود شرکت های بازرسی که در این زمینه فعالیت می نمایند دارای رویه ی یکسانی نباشند .علیرغم وجود استاندارد ملی 18731 با عنوان “دیگ های بخار-مشخصات فنی و روش آزمون تعیین معیار مصرف انرژی و دستورالعمل برچسب انرژی”متاسفانه این استاندارد روش مشخص و استانداردی جهت انجام آزمایشات تعیین راندمان و ظرفیت دیگ بخار ارائه نمی دهد از این رو راندمان ادعا شده بدون استناد به  محاسبات و آزمایشات استاندارد و یکسان می باشد.

در اردیبهشت 1831کمیته ای جهت نظارت بر اجرای تعیین ظرفیت و راندمان  دیگ های بخار بیا هیدف یکسان سازی،  شفاف سازی و رفع ابهامات موجود در مفاهیم و تعاریف مورد استفاده در تعیین الزامات آزمون های عملکردی دیگهای بخار تشکیل گردید .در این  دستورالعمل  ، اصول پایه و روشهای  آزمون عملکرد جهت محاسبه و دستیابی به راندمان و ظرفیت واقعی دیگ بخار ارائه گردیده است.

الزامات مندرج در این دستورالعمل همانند الزامات استاندارد ساخت دیگ های بخار،لازم الاجرا بوده وسازندگان دیگ های بخار باید جهت دریافت یا تمدید نشان استاندارد محصولات خود الزامات این دستورالعمل را برآورده

1- هدف

هدف از تدوین این دستورالعمل تعیین روش آزمون های عملکرد مشخص شامل آزمون تعیین راندمان و ظرفیت دیگ بخار فولادی از نوع پوسته ای،ساخته شده طبق استاندارد ⁴²³¹ ISIRI می باشد.

2-   دامنه کاربرد

این دستورالعمل صرفا الزامات آزمون های عملکردی دیگ های بخار لوله آتشی)^{Fire tube}(را شامل         می گردد.الزامات آزمون های عملکردی دیگ های لوله آبی)water ^tube( در دامنه کاربرد این دستورالعمل قرار نمی گیرد.

یادآوری 1–در این دستورالعمل هرجا از واژه دیگ استفاده می شود منظور دیگ بخار با مشخصات فوق الذکراست.

در این دستورالعمل به الزامات آزمون های زیر اشاره می شود:

• تعیین راندمان و ظرفیت دیگ های بخار نو و کار کرده در زمان بهره برداری
• تعیین راندمان و ظرفیت دیگ های بخار بعد از تعمیرات اساسی
• تعیین راندمان و ظرفیت دیگ های بخار بنا به درخواست مالک دیگ

یادآوری2 –روش مورد اشاره جهت آزمون تعیین راندمان،روش غیر مستقیم)روش تعیین اتلاف حرارت(است.

3 – مسئولیت اجرا

مسئولیت اجرای این دستورالعمل به عهده ادارات کل استاندارد استان ها و نظارت بر حسن اجرای آن به عهده معاونت نظارت بر اجرای استاندارد می باشد.

4 – قوانین و مقررات ذیربط

مطابق با ماده 121 قانون برنامه سوم توسعه اقتصادی ،اجتماعی و فرهنگی و مصوبات شورای عالی استاندارد مورخ 11/01/30مبنی بر رعایت معیار مصرف انرژی، سازمان ملی استاندارد ایران موظف است ضمن وضع استانداردهای لازم، بر رعایت استانداردهای اجباری دیگ های بخار  نظارت نماید.

کلیه قوانین و مقررات سازمان ملی استاندارد ایران از جمله استانداردهای زیر :

BS EN 12953-11

– تعاریف

5–1–سازمان: منظور سازمان ملی استاندارد ایران می باشد.

• 2–اداره کل: منظور اداره کل استاندارد استان می باشد.
  • روش غیر مستقیم )روش اتلاف حرارت(

تعیین کلیه اتلافهای حرارتی قابل محاسبه. در این روش، راندمان برابراست با عدد یک منهای نسبت جمع کلیه اتلافهای حرارتی به جمع حرارت ورودی شامل حرارت ناشی از سوخت به علاوه سایر حرارت های ناشی از هوای ورودی و سوخت ورودی بالای دمای مرجع

 

• اتلافهای ارزیابی شده

هر گونه اتلاف حرارت به دست آمده از اطلاعاتی که  از قبل تعیین شده است.

 

• ارزش حرارتی ناخالص

مقدار حرارت آزاد شده در احتراق کامل، تحت شرایط ویژه از حجمِ واحد گاز یا جرمِ واحد سوخت مایع  با فیر   اینکه آب تولید شده از احتراقِ سوخت به طور کامل کندانس)چگالیده(  شود  و گرمای  نهان  ومحسوس   آن در دسترس  باشد.

• ارزش حرارتی خالص

مقدار حرارت تولید شده در احتراق کامل، تحت شرایط ویژه، از حجمِ واحد گاز یا جرمِ واحد سوخت مایع ، با فر  اینکه آب تولید شده از احتراق سوخت به صورت بخار باقی بماند.

• حرارت ورودی

میزانِ حرارت سوخت به کار رفته حینِ آزمون، بر اساس  ارزش حرارتی خالص یا ناخالص، به علاوه گرمای محسوس ِ در سوخت بالای دمای مرجع، به علاوه گرمای محسو  در هوای احتراقِ بالای دمای مرجع.

• حرارت خروجی

حرارت بدست آمده  از حامل حرارت  یک دیگ  حین دوره آزمون 5–9  اتلاف اندازه گیری شده

–11  اتلاف های ناشی از رسانایی، همرفتی و تشعشعی

اتلاف ناشی از س وح تما  با آب، بخار، هوای احتراق یا گاز برگشتی قبل از نقطه اندازه گیری دمای دودکش و اتلاف مستقیم ناشی از تما  شعله به کف و اطراف دیگ.

• خطای آزمون

ترکیبی از خطاهای حاصل از نمونه گیری ،اندازه گیری، محاسبات و فرضیات به کار رفته به منظور دستیابی  به نتایج آزمون. نتیجه کلی این ترکیب  ممکن است مثبت یا منفی باشد.

• راندمان حرارتی

اختلاف میان % 100 و درصد کلی اتلافها بر اساس   ارزش حرارتیِ خالص یا ناخالصِ سوخت که برابراست با نسبت حرارت خروجیِ مفید به حرارت ورودی و به صورت درصد بیان می شود.

5–13-شرکت بازرسی : نهادی است که خدمات نظارت بر اجرای آزمون های عملکردی دیگ های بخار و تعیین راندمان و ظرفیت دیگ را انجام می دهد. این نهاد می بایست از نظر سازمان ملی استاندارد ایران ، ذی صلاح باشد.

یادآوری1 : تائید صلاحیت شرکت های بازرسی باید در مرکز ملی تائید صلاحیت ایران انجام شده و دارنده گواهی 17010در حوزه تعیین معیار مصرف انرژی دیگ بخار براسا  استاندارد ملی 18731 باشند.

یادآوری2 : به منظور اختصار در متن این دستورالعمل به جای واژه شرکت بازرسی از بازر  استفاده می شود 5–14   گواهی تائید معیارمصرف انرژی

گواهی نامه صادر شده توسط بازر  که در آن شاخص راندمان و ظرفیت دیگ به عنوان معیارهای عملکرد و مصرف انرژی استاندارد دیگ بخار اعلام می گردد که یک نسخه فرم خام آن در پیوست الف ارائه شده است.

6-مسئولیت ها 

6–1– مسئولیت های سازنده: 

مسئولیت های سازنده عبارت است از:

• نصب یا تایید صحت نصب دیگ بخار در محل آزمون
• تنظیم و راه اندازی دیگ طبق شرایط آزمون
• نصب تجهیزات مناسب و کالیبره شده جهت اندازه گیری میزان سوخت مصرفی، آب ورودی به دیگ ،درجه حرارت و فشار دیگ

مسئولیت های بازرس: 

• تامین دستگاه آنالایزرگازمناسب و کالیبره جهت انجام آزمون
• صحه گذاری تجهیزات آزمونی که توسط سازنده تامین شده است.
• بازر موظف است کلیه مراحل آزمون را زیر نظرداشته و مابقی با این دستورالعمل راندمان و ظرفیت دیگ را تعیین نماید.
• بازرس موظف است راندمان و ظرفیت به دست آمده در آزمون را در صورت تائید مطابق فرمت پیشنهادی پیوست گواهی نماید.

6–3 مسئولیت خریدار دیگ 

طبق بند 1-4-1 استاندارد ملی 4181،خریدار مسئول است اطمینان حاصل نماید که دیگ خریداری شده و تاسیسات جانبی توسط متخصص کاملا با کفایت و آموزش دیده طبق دستورات مبتنی بر توصیه های سازنده مورد بهره برداری قرار گیرد.

7– ابزار دقیق و روش های اندازه گیری

الف- بازرس  باید دارای دستگاه آنالایزور گاز مناسب و کالیبره شده باشد.

• سایر ابزار اندازه گیری که توسط سازنده تامین می شود باید مناسب ، دارای گواهی کالیبراسیون و مورد تائید بازرس باشد.)درستی و دقت این ابزار باید توسط بازر  صحه گذاری شود(

پ- درصورت استفاده از ابزار دقیق قابل حمل، حسگرهای آنها باید به طور صحیح در محل خود قرار گرفته و از لحاظ دقت کنترل شوند.

• خ ای ابزار اندازه گیری باید مشخص باشد.

ث-تجهیزات اندازه گیری حین آزمون ،نباید در معر  تغییرات دائمی و محسو  قرار گیرد.

ج-اعداد به دست آمده از ابزار اندازه گیری می تواند دیجیتال یا آنالوگ باشد.

چ- اطلاعات می تواند به صورت دستی یا ماشینی ثبت شود.

• در گزارش آزمون باید جزئیات ابزار به کار رفته و حدود خ ای آن مشخص شود.
• اگر اطلاعات به صورت ماشینی ثبت می شوند، باید به صورت تصادفی کنترل هایی با هدف اطمینان از صحت عملکرد دستگاه انجام شود.

شماره مدرک:…../……/……                                                                  صفحه:  7  از 11

 

شماره تجدیدنظر:–                  ^{دستورالعمل}                                                تاریخ تجدیدنظر: 0   دستورالعمل استاندارد برای تعیین راندمان و ظرفیت دیگ های بخار

• دماسنج ها می توانند به صورت دماسنج جیوه ای ،ترموکوپل و دماسنج مقاومتی)به همراه مدارهای مبدل اندازه گیری متناسب( باشند .

ذ-اندازه گیرهای جریان حجمی و جرمی باید با دستگاه های مناسب همانگونه که در استاندارد BS EN 12953آورده شده انجام پذیرد و قبلا کالیبره شده باشند.

• الزامات آزمون:

8–1 محل انجام آزمون:

طبق بند 1 استاندارد ¹¹-BS EN 12953 آزمون های تعیین راندمان و ظرفیت بایستی در زمان راه اندازی یا راه اندازی مجدد دیگ بخار انجام گیرد.سازنده موظف است درزمان نصب دیگ ،کلیه امکانات مورد نیاز آزمون عملکرد را قبل از راه اندازی در محل نصب فراهم نماید.

یادآوری1 : در صورتی که سازنده دیگ بتواند شرایط راه اندازی یا راه اندازی مجدد را برای اجرای آزمون در محل کارخانه خود ایجاد نماید با توافق کتبی با خریدار و بازر  ،آزمون می تواند در محل سازنده انجام شود.در این صورت بازر  می تواند گواهی تائید نوعی برای آن نمونه دیگ صادر نماید.در هر صورت محل انجام آزمون باید قبل از ساخت دیگ به توافق خریدار،سازنده و بازر  رسیده باشد.

یادآوری2: برای انجام آزمون در محل ساخت، بایستی شرایط آزمون توسط سازنده فراهم شود .این شرایط شامل : فشار کاری دیگ، مصرف مناسب بخار در حین آزمون، تغذیه آب به دیگ در درجه حرارت مورد نیاز، تامین سوخت مصرفی و سایر شرایط مورد نیاز در آزمون می باشد.

یادآوری3: آزمون می تواند در محلی که امکان شرایط آزمون مهیا است از جمله آزمایشگاه تائید صلاحیت شده در زمینه دیگ بخار انجام شود 8–2  شرایط انجام آزمون

8–2–1 شرایط حالت پایدار

آزمون ها باید درحالیکه دیگ به طور مداوم روشن است تحت شرایط پایدار)steady state( از پیش تعیین شده انجام شود. با توجه به اینکه در حین بهره برداری از یک دیگ ،عوامل مختلف موثری همچون دمای گاز خروجی، میزان  ₂Oو₂COگازهای خروجی تا رسیدن به شرایط تعیین شده برای آزمون می توانند در اتلاف های حرارتی انحراف ایجاد نمایند، بنابراین آزمون ها باید صرفا پس از دستیابی به شرایط پایدار انجام گیرد.

یادآوری 1: با استناد به استاندارد 11-BS EN 12953،در دیگ های با سوخت مایع یا گازی در شرایط حالت پایدار،حد پذیرش تغییرات در دمای خروجی دودکش C⁰ 10 و تغییرات در میزان اکسیژن 1/0درصد از میانگین می باشد.

یادآوری2: در شرایط حالت پایدار ، فشاربخار ،دمای بخار و آب تغذیه در دیگ های بخار به همراه نرخ های جریان ،باید تا حد امکان یکنواخت و نزدیک به شرایط معمول کاری باشد.

8–2–2  آب تغذیه

فرآوری آب باید مطابق با دستورالعمل سازنده ی دیگ انجام گیرد.

8–2–3  تنظیمات مشعل دیگ

قبل از برقراری شرایط پایدار باید میزان ورودی سوخت و نسبت هوای سوخت م ابق با دستورالعمل سازنده تنظیم شود.

یادآوری1: عواملی همچون عملکرد ناصحیح تجهیزات مشعل،انتشار ذرات،رسوبات بر روی سطح انتقال حرارت یا تشکیل COباید توسط این آزمون نشان داده شود و به عنوان راهنما در بهبود عملکرد دیگ استفاده شود.

یادآوری2: در زمینه معیار تشکیل COدر دیگ های با مشعل گاز سوز به استاندارد ملی 7131 و در دیگ های با مشعل گازوئیل سوز به استاندارد ملی 7134مراجعه شود.

یادآوری3: جائیکه از کنترل خودکار مشعل استفاده می شود ،هیچ گونه تنظیم دستی حین آزمایش نباید انجام گیرد.

 )blow down(بلودان  4-2-8

از بلودان دیگ های بخار حین آزمون باید پرهیز شود.

8–2–5  دمای آب ورودی

با استناد به بند 3-1-1-1 استاندارد ملی 4181،حداقل دمای آب ورودی به دیگ باید C100⁰باشد. مگر اینکه در قرارداد فی مابین تولید کننده و مصرف کننده دیگ بخار دمای آب تغذیه مشخصی تعهد شده و دیگ برای آن دمای ورودی طراحی شده باشد. که در اینصورت تعهد قراردادی ملاک آزمون بوده و در گواهینامه درج میگردد.

8–2–6 آب نما

پس از برقراری حالت پایدار ،آزمون باید به مدت کافی جهت حداقل6سری خواندن اطلاعات ورودی سوخت ،دمای گاز وآنالیز گاز دودکش به طول انجامد.اطلاعات به دست آمده باید در محدوده تغییرات شرایط تعیین شده حالت پایدار باشد.

 

8–4 دمای مرجع

دمای مرجع آزمون) t_r(بایدC^o11باشد.

برای انجام آزمون در شرایط دمایی دیگر، ضرایب تصحیح در فرمولهای محاسباتی در نظر گرفته می شود.

8–5 ارزش حرارتی سوخت

از آنجایی که تعیین ارزش حرارتی سوخت جهت محاسبات حائز اهمیت است لذا باید در محل آزمون از گاز مصرفی نمونه گیری و آنالیز شود یا به منظورتعیین آنالیز و نهایتا ارزش حرارتی به آزمایشگاه های معتبر و تایید صلاحیت شده ارسال گردد.

یادآوری: نمونه گیری سوخت های مایع و گاز باید مطابق استاندارد ISO3170انجام گیرد.نمونه های گرفته شده باید به نحو مناسبی ارزش حرارتی و ترکیب اجزاء سوخت درآزمایش را بیان کند.

ارزش حرارتی ناخالص)GCV,H(G)(و خالصNCV,H(N)سوخت باید مطابق استاندارد 11-BS EN 12953باشد  نمونه برداری در حضور بازر  انجام میگیرد و مسئولیت اخذ نتایج با مالک یا سازنده دیگ بخار می باشد.

8–6 تعیین گاز دودکش

آنالیز گازهای خروجی از دودکش باید توسط دستگاه آنالایزر مناسب اندازه گیری شود به طوری که پراکندگی اندازه های به دست آمده با سطح اطمینان% 31 ،م ابق موارد زیرباشد:

• دی اکسید کربن 1/0± نقاط درصدی
• اکسیژن 11/0± نقاط درصدی
• اندازه حجمی منواکسیدکربن % 1 ± مقدار کلی بازه اندازه گیری، اما کمتر از01/0± نقاط درصدی نباشد

در صورتی که از آنالایزرهای گاز خودکار استفاده شود تنظیمات انجام شده صفر و حساسیت که قبل از آزمون

• دقت

علیرغم اینکه خطاها با جزئیات ارزیابی شده اند، باید فر  شود که راندمان حرارتی دیگ محاسبه شده طبق این روش اجرائی با انحراف محدود % 1/0±  اندازه گیری می شود.

انحراف از ظرفیت به دست آمده 1± درصدمی باشد.

• محاسبات نرم افزاری

در صورت استفاده بازر  از نرم افزار جهت تعیین راندمان یا ظرفیت دیگ بخار،لازم است نسبت بر صحت عملکرد نرم افزار مطابق با محاسبات این دستورالعمل اطمینان حاصل گردد.

 

• صدورگواهی تائید معیار مصرف انرژی

در صورتی که راندمان ناخالص اندازه گیری دیگ بخار بالای 73درصد بوده و ظرفیت به دست آمده با ظرفیت ادعا شده توسط سازنده م ابقت داشته باشد یک نسخه گواهی تائید معیار مصرف انرژی به همراه پلاک مربوطه توسط بازر  برای دیگ صادر می گردد.یک نمونه گواهی تائید معیار مصرف انرژی در پیوست الف ارائه گردیده است.

یادآوری1: کلیه دیگ های نو یا تعمیری که در محل نصب آزمون و تائید می شوند لازم است مطابق با این روش اجرایی برای تک تک آنها گواهی و پلاک صادر شود.در مورد دیگ هایی که در محل سازنده یا آزمایشگاه آزمون می شوند باید گواهی تائید نوعی صادر نمود.

یادآوری2: در صورتی که راندمان اندازه گیری شده درآزمون یک دیگ به حد نصاب راندمان نرسیده)73درصد( یا ظرفیت آن کمتر از ادعای سازنده باشد،آن دیگ مردود بوده و علاوه بر عدم صدور گواهی تائید معیار مصرف انرژی ،گواهی ساخت آن نیز باطل خواهد شد.

یادآوری3: در صورتی که راندمان ناخالص اندازه گیری شده درآزمون یک دیگ جدید برابر یا بالاتر از73 درصد و ظرفیت آن م ابق با ادعای سازنده باشد،آن دیگ به عنوان دیگ استاندارد شناخته میشود.

یادآوری4: راندمان ناخالص بالای 31درصد شامل طرح های تشویقی سازمان ملی استاندارد قرار می گیرد.

یادآوری5: معیار حداقل و حداکثر راندمان ناخالص تعیین شده به طور سالیانه مورد بررسی و بازنگری قرار گرفته و اعلام