كاهش مصرف سوخت ديگ بخار به ازاء هر تن بخار

رسوبات و خورندگی در دیگ های بخار
رسوب و خوردگی در دیگ های بخار
آذر ۱۶, ۱۳۹۷
طراحی و ساخت دیگ های بخار
نکاتی در خصوص انتخاب دیگ حرارتی
دی ۱۱, ۱۳۹۷

كاهش مصرف سوخت ديگ بخار به ازاء هر تن بخار

در مقاله كاهش مصرف سوخت ديگ بخار به ازاء هر تن بخار به تفصیل در مورد این خواهیم پرداخت در مقاله حاضر، ضمن بررسي عوامل موثر بر راندمان ديگ هاي بخار و ارائه روشهاي گوناگون جهت محاسبه آنها، عملكرد ديگ هاي بخار مجتمع پتروشيمي بندر امام مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. هر يك از اجزاء ديگ هاي بخار بعنوان يك حجم كنترل مورد بررسي قرار گرفته و ضمن اعمال معادلات حاكم، بازده سيستم و بويژه بازده حاصل از موازنه اگزرژي آنها بدست آورده شده است. تاثير پارامترهاي مختلف ترموديناميكي بر ميزان اتلافات اگزرژي و نيز بازده انرژي به تفصيل مورد بررسي قرار گرفته است. بازده اگزرژي ديگ هاي بخار به دليل نابودي اگزرژي روي داده در اثر بازگشت ناپذيريهاي سيستم از بازده انرژي آنها كمتر است. عوامل اساسي خارجي موثر در عملكرد ديگ هاي بخار شامل اتلاف حرارتي، درصد هواي اضافي، آب تخليه اظطراري و نيز رويكرد كاري اجزاء بشكل توأمان بوده، كه خود به تفكيك ارزيابي شده اند. نتايج نشان مي دهند كه بازيافت انرژي حرارتي گازهاي دودكش، نه تنها باعث صرفه جويي مالي قابل توجه شده بلكه سبب بالا رفتن راندمان انرژي و اگزرژي ديگ هاي بخار مورد مطالعه به دليل بهره مندي بيشتر از گرماي حاصل از احتراق سوخت، كاهش آلودگي محيط زيست به دليل مصرف سوخت كمتر و بالا رفتن ظرفيت عملي توليد بخار به واسطه افزايش يافتن سطح حرارتي مي گردد. در خاتمه نيز راهكارهاي جهت دستيابي به بازده اگزرژي و انرژي بالا و بالطبع آن كاهش مصرف سوخت در ديگ هاي بخار ارائه شده است.

 

مقدمه

صنعت پتروشيمي كشور در بين صنايع داخلي به سبب شرايط و جايگاه خاص در اقتصاد ملي، نيازمندي بيشتري به ابزار صرفه جويي انرژي براي ارتقاء و تثبيت وضعيت خود در منطقه و جهان دارد. شركت ملي صنايع پتروشيمي با اتخاذ سياستهاي مناسب و توجه خاص به صرفه جويي انرژي و در نظر گرفتن ملاحظات زيست محيطي، در اين زمينه ها در كشور پيشرو بوده و بدون شك در مجموع شركتهاي پتروشيمي، شركت پتروشيمي بندر امام از اين حيث پيشتاز مي باشد. ديگ هاي بخار از جمله تجهيزاتي هستند كه براي توليد بخار در پتروشيمي بندر امام مورد استفاده قرارمي گيرند. با توجه به هزينه بر بودن توليد بخار و ارزش اقتصادي آن، بررسي و بهبود عملكرد آنها از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد. بر اين اساس بهبود راندمان ديگ هاي بخار با توجه به حجم توليد بخار و بالطبع آن كاهش مصرف سوخت و نيز اهميت آن در فرايند توليد ضروري مي نمايد


مشخصات طراحي ديگ هاي بخار مورد مطالعه

 

واحد توليد آب، برق، بخار مجتمع پتروشيمي بندر امام داراي پنج ديگ بخار از نوع لوله آبي بوده كه ظرفيت توليـد بخـار هـر كدام 300تن در ساعت با فشار 52 kg/cm2در دماي 440 0Cمي باشد. اين ديگ هاي بخار توسـط شـركت كاواسـاكي ژاپـن ساخته شده و در سال 1369با بازده اي در حدود 80درصد راه اندازي شده اند. هر ديگ بخار داراي دو پمـپ تـوربيني و يـك پمپ برقي جهت تامين آب درام بخار و يك فن مكش اجباري توربيني مي باشد

روشهای محاسبه بازده ديگ های بخار

بازده انرژي بازده بر اساس قانون اول ترموديناميك

بازده حرارتي ديگ بخار مي تواند از رابطه حرارت اضافه شده به سيال عامل تقسيم بر انرژي سوخت تعريف گـردد. در ايـن بخـش ضمن تعريف كامل بازده مشخص مي گردد كه چگونه هواي مورد نيـاز احتـراق، محـصولات احتـراق، كـار مـصرفي ديـگ بخـار و همچنين رطوبت هوا در اين تعريف نقش ايفاء مي نمايند. در شكل شماتيك 1عناصر درگير در راندمان ديگ بخار به استثناء محيط نشان داده شده است

كاهش مصرف سوخت در ديگ های بخار به ازاء هر تن بخار توليدی

ميزان راندمان قانون اول بقرار زير قابل محاسبه مي باشد.

 

فرمول محاسبه تعیین سوخت دیگ های بخار

عناصراصلي رابطه فوق الذكر در ذيل تعريف شده اند. , , = m m m & & & f w vدبي جرمي بخار خروجي ، دبي آب DMورودي و دبي جرمي سوخت ورودي،

 K/S

در شكل زیر ميزان انحراف از متوسط بازده انرژي ديگ بخار Eبر اساس 15درصد هواي اضافي)حالت طراحي( در اسـفند مـاه سـال 1385نشان داده شده است. نتايج نشان دهنده حداكثر % ± 5/5انحراف از متوسط بازده انرژي مي باشند.

میزان انحراف از متوسط بازه انرژی دیگ بخار

محاسبه بازده اگزرژي بازده بر اساس قانون دوم ترموديناميك

مقدار بازده اگزرژي ديگ بخار برابر با ميزان اگزرژي اضافه شده به سيال عامل تقسيم بر مجموع اگزرژي سوخت كار مصرفي ديـگ بخار و اگزرژي ورودي هوا است. اين ميزان از رابطه زير بدست مي آيد].

محاسبه بازه انرژی دیگ بخار

در رابطه ياد شده عناصر حاضر بقرار ذيل تعريف شده اند

محاسبه بازه انرژی دیگ بخار

در شكل 3ميزان انحراف از متوسط بازده اگزرژي ديگ بخار Eدر اسفند ماه سال 1385نشان داده شده است. نتايج نـشان دهنـده حداكثر % ± 5انحراف از متوسط بازده اگزرژي مي باشند

میزان انحراف دیگ بخار انرژی

بررسی عوامل موثر بر عملكرد ديگ های بخار

بطور كلي ديگ هاي بخار تحت تاثير عوامل متفاوتي قرار دارند. به منظور شناخت مكان هاي هـدر رفـت انـرژي در ديگهـاي بخـار مجتمع پتروشيمي بندر امام، لازم است هر يك از عوامل مذكور شناسائي گردند. لذا در ادامه به معرفي اين عوامل مي پردازيم

اتلاف حرارت از بدنه ديگ بخار

اتلاف حرارت از بدنه ناشي از دو مكانيزم انتقال حرارت تشعشعي و جابجائي بوده كه به علت بالاتر بودن دمـاي بدنـه ديـگ بخـار ازدماي محيط ايجاد مي شود. انتقال حرارت تشعشعي به محيط با توان چهارم دماي بدنه و همچنـين ضـريب صـدور سـطح بـستگي دارد. بنابراين با كاهش دماي بدنه مي توان ميزان قابل ملاحظـه اي از اتـلاف انـرژي از ايـن طريـق را كـاهش داد. انتقـال حـرارت جابجائي به محيط نيز به اختلاف دماي بدنه و محيط و سرعت باد وابسته مي باشد. در مجموع كاهش انرژي از بدنه تنها بـا كـاهش دماي بدنه قابل دسترسي مي باشد. لازم به ذكر است درصد اتلاف حرارت از بدنه ديگهاي بخار بزرگ با توجه به نرخ جهـاني حـدود

 

1تا 1/5درصد مي باشد. در شكل 4تغييرات تلفات انتقال حرارت جابجائي و تشعشع برحسب بارهاي مختلف نشان داده شده است. همانطور كه مشاهده مي گردد در بارهاي كم اين تلفات بيشتر مي باشند]

تلفات جابجائي و تشعشع ديگ های بخار

تلفات جابجائي و تشعشع ديگ های بخار

آب تخليه اضطراری

 

آب تغذيه ديگ هاي بخار شامل كندانس ها و آب جبراني مي باشد. از آنجائي كه در اين آب ها همـواره ذرات جامـد غيـر محلـول وجود دارد، لذا براي بالابردن كيفيت عملكرد ديگ هاي بخار لازم است مقداري از آب در گردش ديگ بخار تخليـه شـود. معمـولا” تخليه اظطراري ديگ هاي بخار بين 15-3درصد ظرفيت بخار توليدي را به خود اختصاص مي دهد. مقدار انرژي تلف شده در اثر تخليه اضطراري از رابطه ) (3محاسبه مي شود].[
فرمول محاسبه دیگ بخار

در رابطه فوق . m& B Dدبي جرمي تخليه اضطراري، C P , . B Dگرماي ويژه در فشار ثابت، . T B Dدماي بخار تخليـه اضـطراري و Tدماي محيط مي باشد.

اتلاف حرارت از دودكش

گازهاي خروجي از دودكش يكي از مهمترين پتانسيل هاي بازيافت انرژي در ديگ هاي بخار محـسوب مـي شـوند. از آنجـائي كـهگازهاي خروجي از دودكش داراي دماي نسبتابالايي هستند، مي توان از انرژي آنها براي گرم كردن آب تغذيه يا هواي ورودي بـه ديگ بخار استفاده كرد. مطالعات نشان مي دهند كه به ازاء هر 20 0Cكاهش دمـاي گازهـاي خروجـي دودكـش يـك درصـد بـه راندمان ديگ بخار اضافه مي شود

 

لازم به ذكر است پارامتر محدودكننده ميزان كاهش دماي گازهـاي خروجـي از دودكـش، دمـاي نقطـه شـبنم اسـيد سـولفوريك محصولات حاصل از احتراق مي باشد.بديهي است كه كاهش بيش از حد دما باعث ايجاد اسيد سولفوريك شده و خوردگي تجهيزات را به دنبال خواهد داشت. در شـكل5تاثير مقدار گوگرد موجود در سوخت گازي بر روي نقطه شبنم گازهاي خروجي از ديگ بخار نشان داده شده است]

 

+ 20 0C (4دماي نقطه شبنم = حداقل دماي مجاز گازهاي خروجي

دماي نقطه شبنم اسيد سولفوريك

 

راهكارهاي بهبود راندمان ديگ هاي بخار مجتمع پتروشيمي بندر امام

نصب اكونومايزر جهت بازيافت انرژي حرارتي گازهاي دودكش

براي مشخص سازي توجيه منطقي بودن اجراي پروژه، لازم است كه ميزان صرفه جوئي مربوطه به طور دقيق مشخص شود. بـراياين كار از آمار و اطلاعات سال 1385كه در جدول ) 1ميزان توليـد بخـار، مـصرف سـوخت و آب DMواحـد بخـار ( آورده شـده، استفاده مي گردد

میزان مصرف سوخت آب بخار

 

 

با در نظر گرفتن متوسط راندمان 70درصد، از آنجائيكه نصب اكونومايزر 10-5درصد راندمان را افزايش مي دهـد، مـصرف جديـد سوخت در واحد بخار، براي توليد اين مقدار بخار قابل محاسبه خواهد بود. با توجه با اينكه ديگ هاي بخار سوخت گازي (Mixed) gasمصرف مي كنند، در حاليكه مجتمع گاز طبيعي ) (Lean gasرا خريداري مي كند، لذا براي معادل سـازي ايـن دو از ارزشحرارتي پايين آنها استفاده شده است

نصب مبدل بازيافت حرارت آب تخليه اضطراري

بازيافت حرارت از آب تخليه اضطراري از ديگر روشهاي بازيافت انرژي بوده كه از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد. با توجه به بالا بودن دماي آب تخليه اضطراري، مي توان با قرار دادن يك مبدل از اين انرژي به منظور پيش گرم كردن آب جبراني استفاده نمود. در صورت نصب مبدل بازيافت حرارت، با توجه به شرايط كاري ديگ بخار با توجه به محاسبات ذيل حداقل به ميزان 817158014ريال در سال ذيل صرفه جويي كرد.

فرمول محاسبه راندمان دیگ های فولادی

نتیجه گیری

بازده اگزرژي از بازده انرژي به دليل نابودي اگزرژي رخ داده در ديگ بخار كمتر است. نابودي اگـزرژي بـه دليـل كـاهش سريع دما بين محصولات احتراق و بخار است. بطور متوسط بازده اگزرژي ديگ بخار در حدود يك سوم بازده انرژي است.
تلفات گاز دودكش با افزايش هواي اضافي و دماي گاز دودكش افزايش مي يابد. اما اثر افزايش هواي اضافي به اندازه دماي گاز دودكش نيست. تلفات ديگر كه در اثر نشر سطوح ديگ بخار و تخليـه اضـطراري اتفـاق مـي افتنـد خيلـي كوچـك هستند. بطور كلي تلفات اگزرژي در ديگ بخار در اثر نابودي اگزرژي رخ داده ناشي از بازگشت ناپذيريهاي سيستم اسـت.
غير ممكن است بتوان نرخ بازگشت ناپذيريها را در ديگ بخار بدون تغيير دادن ساختار و سيستم آن كاهش داد. اما تلفات موجود در جريان هاي ديگر همانند گاز دودكش، تخليه اضطراري و نشر سطوح را مي توان با تنظـيم كـردن پارامترهـاي نگهداري حداقل كرده و در شرايط بهينه نگهداشت .

 

دیدگاهتان را بنویسید

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

Call Now Buttonتماس - بخش فروش