وظیفه دیگ بخار-فصل سوم

سرویس و تعمیرات انواع دیگ بخار و آبگرم
سرویس و تعمیرات انواع دیگ بخار و آبگرم فصل دوم
مهر ۲, ۱۳۹۷
وظیفه دیگ بخار-فصل چهارم
وظیفه دیگ بخار-فصل چهارم
مهر ۲, ۱۳۹۷

وظیفه دیگ بخار-فصل سوم

جهت خواندن فصل دوم مقاله کلیک کنید.

 30) شعله Flame


1) شعله :Pre Mixed قبل از جرقه، هوا و سوخت مخلوط شده اند. در این نوع مشعل ها خطر انفجار وجود دارد. در كاربرد صنعتی به علت خطر انفجار استفاده نمی شوند، مگر در موتورهای احتراق داخلی.

2)شعله نفوذی: سیال به محیط پرتاب می شود و هوا از كناره ها با جبهه سوخت برخورد می كند. هوا باید
در این حالت به جبهه سوخت نفوذ كند.

هرچه جریان سوخت با دبی بیشتری وارد شود جریان مغشوش تر شده و به علت نفوذ بهتر هوا به داخل جبهه سوخت، طول شعله كمتر می شود.
در مواردی نیازمند طول شعله بلند هستیم، مانند كارخانه های سیمان، به علت زیاد بودن طول كوره. هرچه سوخت سنگین تر باشد، طول شعله بلندتر است . (Heavy Oil)

در شعله های گازی: چند نازل خروجی سوخت وجود دارد و در محل هر خروجی به اصطلاح بچه میشود. در این حالت طول شعله كمتر میشود و قطر شعله افزایش می یابد. یعنی در سوخت گازی نگرانی ازبابت طول شعله وجود ندارد و نگرانی از بابت قطر شعله بوجود می آید.
بنابراین قدم اول در محاسبات، به دست آوردن طول و قطر شعله می باشد.
فاصله دو شعله از هم كمتر از فاصله شعله تا دیواره است.
در IHIفاصله شعله از دیواره مقدار استاندارد 0/5متر در نظر گرفته شده است.

انواع سوخت

– سوخت مایع: سوخت مایع را ابتدا اتمیزه میكنند و سپس وارد كوره میكنند. به دور اتم سوخت درمحیط داغ كوره بخار تشكیل می شود، حال هوا باید به داخل اتم سوخت نفوذ كند تا بسوزد. اگر نفوذ هوا كامل انجام نگیرد، كربن موجود در سوخت نسوخته باقی میماند و در محیط دوده تشكیل میشود.
(Soot Particle)

به همین دلیل سوخت سنگین   (Heavy Oilنیازمند Soot Blower) است.
– گازوئیل: این سوخت تقریبا به آسانی میسوزد و در بیشتر موارد نیازمند Soot Blower نیست.
– سوخت گازی:

اتمیزه كردن سوخت

– :Pressurized Burnerفشار سوخت در اثر بالا بودن فشار خروج سوخت باعث اتمیزه شدن سوخت میشود. این مدل در كارخانه سیمان استفاده میگردد.
– اتمیزه كردن با هوا: در دیگ بخارهای بزرگتر هوا و سوخت را با هم اتمیزه میكنند. دو تا لوله به سرنازل(Tip) می آید. با فشار بالای هوای پشت سوخت، سوخت اتمیزه می گردد.
سر تیپ بیشترین حرارت را میبیند، به همین دلیل زودتر خراب میشود و بیشتر میگیرد. (Nozzle Burner) در سر تیپ ها به علت بالا بودن دما و سرعت و فشار، سایش (Erosion) رخ می دهد. در صورتی كه سر تیپ دچار سایش شود دیگر كارایی مفید خود را از دست میدهد.
در سوخت مازوت به علت بالا بودن میزان سولفور، سایش بیشتر رخ میدهد

تمامی سرتیپ ها به علت نشستن دوده بر روی آنها باید تمیز شوند.

-Rotary Cap Burner: روش مكانیكی اتمیزه كردن سوخت است. در قسمت خروجی نازل سوخت
قطعه ای مخروطی شكل قرار دارد. سوخت بر روی قطعه مخروطی ریخته می شود و به علت نیروی
گریز از مركز در نوك مخروط اتمیزه می شود. برای دیگ های لوله دودی بسیار كارآمد میباشد. اما در
دیگ های جدید كه راندمان احتراق و اتمیزه كردن بیسار اهمیت دارد استفاده نمیشود.
– :Coal Firingریز كردن ذغال سنگ از اهمیت بالایی برخوردار است. هرچه ذغال سنگ ریزتر شود
اشتعال بهتر انجام میگیرد. بیشترین مشكل در سوخت ذغال سنگ وجود دوده می باشد.
– ارابه آتش: در این نوع سوزاندن سوخت، سوخت بر روی جسمی ارابه مانند قرار دارد، هوا از زور سوخت دمیده می شود و سوخت از بالا میسوزد. به تدریج از ضخامت سوخت كم میشود.

نسبت هوا

A) یكی از موارد مهم در طراحی مشعل درصد هوای اضافه می باشد.

بیشتر مشعل ها نیازمند درصد هوایی بالاتر از مقدار هوای استوكیومتری می باشند و باید excess airاضافه شود.
هرچه سوخت نا مناسب تر باشد درصد هوای اضافی بیشتر می شود.
هر سازنده ای بر اساس نوع مشعلش درصد هوای اضافی مورد نیازش را مشخص می كند.
هرچه درصد هوای اضافی بیشتر باشد، راندمان به شدت افت می كند. در دیگ های نیروگاهی هر یك درصد هوای اضافه از اهمیت بالایی برخوردار است.
دلیل اهمیت درصد هوای اضافه: هوا با دمای حدود 40درجه وارد می شود و با دمای دود خروجی در حدود400 درجه خارج می شود، و این یكی از عوامل كاهش دهنده به شدت راندمان است.

عوامل موثر در درصد هوای اضافی

1) نوع سوخت
2)سازنده مشعل
3) كم شدن بار: به این دلیل كه سوخت در گلوگاه باید با سرعت خارج شود و شعله نیز عقب كشیده نشود،
هوای اضافی به سیستم اضافه می گردد.بنابراین با كم شدن مقدار سوخت، هوای اضافه زیاد میشود.
به همین دلیل سازنده های مشعل ها همواره رنجی را برای هوای اضافه در نظر می گیرند

 

Turn Down Ratio
اگر …. تا 0/1درصد بار اجازه داریم كم كنیم.
…. در مشعل گازی 1به 10است. چرا كه مسئله اتمیزه كردن در سوخت گازی وجود ندارد.
در گازوئیل نیز این نسبت 1به 10می باشد.

در كوره هایی كه چند مشعل دارن با كم شدن بار، امكان خارج كردن چند مشعل از كاركرد وجود دارد. به
اصطلاح Dog Legوجود دارد و امكان خارج كردن سرتیپ از محفظه احتراق را بوجود می آورد

در ….. ابتدا بار را در دو مشعل پایین می آورند، هنگامی كه به نقطه criticalرسید، یكی از مشعل ها را
خاموش می كنند و اجازه می دهند تا مشعل دیگر به نقطه ماكزیمم كاركرد برود.

B) مشعل ها چه Rate را می توانند بسوزانند؟

مشعل ظرفیت دارد و برای ظرفیت مشعل منحنی ظرفیت وجود خواهد داشت. باید بر اساس ظرفیت موجود،مشعل مناسب را انتخاب نمود. با افزایش تعداد مشعل، هزینه به شدت افزایش میابد. با كم كردن تعداد مشعل ها، سیستم اقتصادی تر خواهد شد.

Pit Burning :دبه های پالایشگاه ها هستند. برای سوزاندن به هوا نیاز ندارند.
:…. كمی منظم تر شده اند، هوا وارد میشود. مانند منازل.
:… در این حال چرخش هوا نیز مهم می شود.اگر هوا را چرخشی وارد كنیم، هوا راحت تر نفوذ می كند و شعله نیز چرخشی می شود و طول شعله كوتاه میشد.

. در این حالت دو نوع هوا وارد می شود، یكی برای مصرف و یكی برای چرخش. هوای اولیه و ثانویه ورودی به دیگ باعث كم شدن NOxخروجی می شود.

جرقه:
در دیگ های كوچك یك Igniterالكتریكی وجود دارد. كه باعث زدن جرقه و شعله ور شدن سوخت می شود.
اما در دیگ های بزرگ صرف وجود Igniterكافی نیست و باید بچه مشعل وجود داشته باشد ( Pilot
Burner)
اگر بچه مشعل همواره در سیستم باشد هزینه در بر خواهد داشت. اما اگر بچه مشعل خاموش شود و سوخت نسوخته خارج شود، باعث ایجاد انفجار خواهد شد.

در نیروگاه های بزرگ كه تعداد شعله زیاد است، اهمیت روشن بودن بچه مشعل از بین می رود.
:Flame Detector
در نیروگاه های بزرگ:
UV: شعله سوخت گازی آبی رنگ است و نقاط روشن ندارد. به همین دلیل توسط مادون قرمر دیده
نمی شود و باید از UVبرای تشخیص شعله استفاده گردد.

IR-(مادون قرمز): در سوخت مایع  (Oil Firing) شعله زرد رنگ است و نقطه روشن زیاد دارد. به
همین دلیل استفاده از مادون قرمز برای تشخیص شعله پیشنهاد می گردد.
در Combined Firingاز هر دو نوع UVو IRاستفاده می شود.
در نیروگاه های كوچك:
– مشاهده شعله؛
– میله: بر اساس دمای میله به وجود و یا عدم جود میله پی میبرند

31)آشنایی عمومی با فن ها

 

وظیفه دیگ بخار

تعاریف كلی


دسته ای از توربوماشین ها هستند كه برای دبی حجمی معینی از هوا (دود)  هد فشاری لازم را جهت
غلبه به افت فشار سیستم مرتبط (برای جریانی پایدار)تامین میكنند.
به طور معمول آنها را بر اساس هد خروجی تقسیم بندی میكنند.

 

تقسیم بندی از لحاظ هد خروجی


1-دمنده ها  (Blowers)یا فن پروانه ای هدی حدود چند میلیمتر آب
2- فن ها ( (Fans) هدی در حدود 50 mmH2oتا 1000(در فن های نیروگاهی)
a-فن های گریز از مركز( دبی متوسط و هدهای 50الی 800تا 900میلیمتر آب)
b-فن های محوری (دبی های بالا و متوسط)
3-كمپرسورها  (compressors) هدی های خیلی بالا

 

وظیفه دیگ بخاروظیفه دیگ بخار

شکلهای بالا اجزای فن گریز از مرکز را نشان می دهد.

-صداگیر(silencer) :صدای فن را کاهش می دهد و در قسمت ورودی نصب می شود.

2-دهانه ورودی: هوای ورودی را جهت می دهد تا به نحو مناسب با پره ها برخورد كند. لذا گاهی
دارای پره هایی هستند كه نقش كنترل دبی نیز دارد.(Inlet Vane)
3-چرخ با روتور  :(Impeller) محلی است كه پره (به انواع مختلف) روی آن قرار میگیرد و معمولا دو
صفحه فلزی از دو طرف به پره ها محكم می شوند. اگر فن دارای دو ورودی باشد پره ها در دو
سمت روتور قرار میگیرند.

وظیفه دیگ بخار

4- محفظه حلزونی (scroll casing)

این بخش ضمن جمع كردن هوای خروجی از پره با كاستن سرعت انرژی جنبشی را به انرژی
فشاری تبدیل میكند.وظیفه دیگ بخار

5- دیفیوزر(diffuser)

از آنجا كه سرعت خروجی هوا پس از خروج از بخش حلزونی از سرعت مجاز بیشتر است برای
كاستن سرعت و رسیدن به سرعت مجاز كانال استفاده می شود. معمولا فاصله محیط خارجی روتور
تا قسمت تیز حلزونی ) 5 (cut offتا 10درصد قطر روتور است.

 

استقرار فن


مجتمع بین المللی سازندگان فن (NAFM) طبقه بندی زیر را برای استقرار فن در نظر گرفته است.
-1شكل فن: در این مورد باید موقعیت گرداننده، تعداد و محل ورودی و خروجی هوا و (base
Plate) مشخص شود.
2-نحوه ارتباط با گرداننده: نحوه اتصال، وجود جعبه دنده و فلانج های بخار برای توربین مشخص
شود.
3-سمت چرخش فن و موقعیت پوسته حلزونی.

وظیفه دیگ بخار

32)بررسی پارامتر های طراحی دیگ بخار (امتحان اول)


برای بررسی تاثیر هر عامل، باید تغییرات آن عامل را سنجید.

1-فشار دیگ: (15 BAR )

 
فشار خروجی دیگ بخار بستگی به فشار مورد نیاز مصرف كننده دارد.
چنانچه فشار دیگ مصرف كننده 15بار اعلام شد، فشار دیگ می بایست 2الی 3بار بیشتر از فشار آن
باشد تا بتواند ضمن غلبه بر افت فشار های مسیر، به مصرف كننده تزریق شود.
به عنوان مثالی دیگر چنانچه فشار مورد نیاز مصرف كننده 5بار بود و در بازار كوچكترین دیگ دارای
فشار 10بار بود، می بایست همان را انتخاب كرد. در دیگ های Fire Tubeبه راحتی می توان دیگ
بخار را برای فشار های پایین تر Adjustكرد.
اما در دیگ های Water Tubeبه دلیل وجود پدیده ،Circulationرنج كمتری برای Adjust
دارد. چون اگر فشار كم شود، برخی از لوله ها بدون آب می مانند و می سوزند.
همانطور كه بنظر می رسد، افزایش design pressureباعث افزایش قیمت دیگ می شود. لذا می
بایست انتخاب دیگ با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی صورت بگیرد.

 دبی (10 Ton/hr)


در دیگ هایی مانند دیگ های تولیدی شركت ماشین سازی اراك چنانچه دیگی با دبی 10تن
خریداری كنیم نمی توان بیشتر از 7تن بخار خروجی دریافت كرد. چون معمولا در اجرا لوله های
كمتری به كار گرفته می شود. یعنی دیگی كه در اجرا تولید می شود متفاوت با دیگی است كه طراحی
شده است.
به دلیل كمبود سطح حرارتی هرچقدر آب در دیگ ریخته شود، دیگ توان تولید بیشتر از 7تن را
ندارد.
در برخی مواقع مشعل انتخابی، مشعلی ضعیف است كه توان تولید انرژی لازم برای تولید حرارت مورد
نیاز را ندارد.
لذا همیشه باید مارجین های مورد نیاز با توجه به نوع سازنده در نظر گرفته شود. در بازار داخل معمولا
مارجین ها 100درصد در نظر گرفته می شود.

3-دمای هوا:

هرچه دمای هوای محیط بالاتر باشد راندمان بالاتر است. چون دمای دود ناشی از حرارتی است كه به
هوا داده می شود تا به دمای دود برسد. لذا هرچه دمای هوا بالاتر باشد انرژی كمتری برای افزایش
دمای آن لازم است.

تغییرات دما در انتخاب پمپ تاثیری ندارد.
دمای هوا در انتخاب فن بسیار مهم است. چرا كه فن توان انتقال حجم معینی را دارد.
هوای ورودی به دیگ بخار می بایست جرم معینی داشته باشد. یعنی Kg/hrآن می بایست ثابت باشد.
از آنجا كه دانسیته هوا در دماهای مختلف متغییر است، لذا با توجه ثابت بودن ماكزیمم دبی حجمی
فن، دبی جرمی آن در دماهای مختلف تغییر می كند.

لذا در انتخاب فن باید دقت كرد كه در بیشترین دمای محیط فن را انتخاب كرد. زمانی كه دانسیته هوا
كمترین مقدار است.
اگر كارفرما دمای محیط را 30اعلام كرد، می بایست با نهایت دقت و درنظر گرفتن شرایط دمایی
منطقه مربوطه و همچنین مارجین مناسب فن را انتخاب كرد. مثلا 50درجه را مبنای انتخاب فن قرار
دهیم

كته: اگر هوای كافی به دیگ بخار نرسد، دود سیاه از دودكش خارج می شود. لذا دیدن دود سیاه در
دودكش نشان نامناسب بودن مقدار هوای ورودی به دیگ می باشد.

4-دمای سوپرهیتر:


اگر در هنگام خرید دیگ دمای سوپرهیتر را اعلام نكنیم بازار دیگی با دمای اشباع می دهد.
دیگ های اشباع در بازار زیاد یافت می شوند اما دیگ دارای سوپر هیتر كم است.
مزیت دیگ های روغن داغ این است كه هر دمایی را می توان از این نوع دیگ تحویل گرفت. و
مشكلات دیگ های روغن داغ كثیف بودن روغن و پایین بودن ضریب انتقال حرارت روغن می باشد

 

5- دمای آب ورودی به دیگ : (Deaerator outlet temp)

اگر Ecoنداشته باشیم، دمای ورودی 106الی 110درجه مناسب می باشد. در این دما فشار 1.6بار
است.
برخی از مدل های deaeratorكه در بازار است 70الی 90درجه حرارت دارد. این دسته از
deaeratorها اتمسفریك هستند.
طبق تجربه شركت IHIدمای 106الی 110درجه رنج دمای مناسبی برای خروجی از deaeratorو
ورودی به دیگ بخار می باشد. در این دما اكسیژن به مقدار قابل قبولی از آب خارج می شود. اگر دما
كمتر باشد اكسیژن در آب باقی می ماند و در بلند مدت باعث سوراخ شدن لوله های دیگ می شود.
– اگر دمای ورودی به دیگ بخار رعایت نشود، اكسیژن از حد مجاز بیشتر می شود و طول عمر دیگ
كاهش می یابد

– دیگ های Fire Tubeكه در فشار پایین كار می كنند 6الی 7سال بعد از راه اندازی سوراخ
می شوند.
– دیگ های Fire Tubeفشار بالا (25بار) ظرف مدت 6ماه تا 1سال سوراخ می شوند.

نكته: اگر سوخت مورد استفاده، گاز باشد و سولفور نداشته باشد می توان در دمای 110درجه هم Eco
استفاده كرد.
برای دیگ های كوچك (زیر 10تن) و دیگ هایی كه سوخت مورد استفاده سولفور بالا داشته باشد
استفاده از Ecoاقتصادی نیست.

 

– اگر به هر دلیلی روغن وارد آب Condenseشود ضریب انتقال حرارت آب پایین می آید. وجود لایه
های روغن مانند عایق عمل می كند و لذا در بعضی جاها Over Heatمی شود.
– در پالایشگاه تهران و اصفهان روغن همواره در آب وجود دارد. هر 8ساعت یك بار زیر آب زنی می
كنند. یعنی 10الی 20درصد آب را تخلیه می كنند. با این كار یك شوك ایجاد می شود و مقدار
زیادی روغن همراه آب خارج می شود.
– همیشه در آب Condenseاملاح وجود دارد. این مقدار در واحد های كوچك مشكلی ایجاد نمی كند
اما در واحد های بزرگ نیاز به Condense polishingمی باشد.

تفاوت های Oil Firing وGas Firing


در Gas Firingمقدار بیشتری دود تولید می شود
در Oil Firingمقدار تشعشع بیشتر است.
چنانچه دیگی كه با سیستم Oil Firingبود و می خواستیم آن را به سیستم Gas Firingتغییر
دهیم، نیاز به كوره بزرگتری داریم. چون مقدار تشعشع گاز كمتر است لذا نیاز به سطح حرارتی
بزرگتری در قسمت تشعشعی دیگ وجود دارد.
اما در قسمتی كه مربوط به انتقال حرارت Convectionاست، سطح مورد نیاز در Gas Firing
كمتر از كوره Oil Firingاست.

بررسی افت های دیگ حرارتی


Ld -1
دود خروجی از دیگ دارای دمایی می باشد كه اختلاف این دما و دمای دود تشكیل شده در كوره افت ناشی از دود می باشد.
عدد 0.24كه در محاسبات مربوط به این افت می باشد، ظرفیت گرمایی دود می باشد.
Lf -2
تر بودن سوخت یكی دیگر از عوامل افت است. بخشی از حرارت تولید شده در سوخت صرف بخار كردن رطوبت می شود.
عدد 0.46كه در محاسبات مربوط به این افت می باشد، ظرفیت گرمایی آب می باشد.

La -3
تر بودن هوا یكی دیگر از عوامل افت است. بخشی از حرارت تولید شده در سوخت صرف بخار كردن رطوبت می شود.
عدد 0.46كه در محاسبات مربوط به این افت می باشد، ظرفیت گرمایی آب می باشد.
Lb -4
معمولا برای همه سوختها صفر درنظر می گیریم. چرا كه نوع مشعل طوری انتخاب می شود كه سوخت به صورت كامل بسوزد و افت ناشی از ناقص سوختن را نداشته باشیم.
LR -5
تمام سازنده ها موظفند از نمودار ASMEاستفاده كنند. تا بتوان راندمان سازنده ها را بر مبنای واحدی مقایسه كرد.
– نكته مهم آن است كه مقدار افتی كه ناشی از Convectionاست (سطح بیرونی دیگ كه با هوای آزاد در تماس است)نیز در نمودار Radiationدر نظر گرفته شده است. این نمودار برای دما و سرعت باد مشخصی از هوای آزاد درنظر گفته شده است. در صورتی كه این مقادیر برای منطقه مورد نظر فرق كند، می بایست Correction Curveارائه شود.

33) دی سوپر هیتر(DeSuper Heater)


جهت كنترل دمای خروجی از سوپرهیتر(پایین آوردن دمای بخار به یك دمای خاص) از دیسوپرهیتر استفاده می شود. یعنی در این قسمت بازه دمایی بخار مورد نیاز بر اساس نیاز مصرف كننده كنترل می گردد.

وظیفه دیگ بخار

نمودار دمای بخار با پاشش آب

 

یكی از مهمترین تجهیزات مصرفی بخار ، توربین ها می باشند كه در مقیاس هاس بزرگ مانند توربین های تولید برق  (200 -250MW) جهت دوران ژنراتورها و یا در مقیاس كوچكتر مانند توربین های نیرو محركه ) (10Kw -1Mw) (Drive) جهت دوران تجهیزاتی از قبیل كمپرسور و یا فن استفاده میگردند. مبدل های حرارتی بخار  (Steam Heat Exchanger) نیز یكی از مصرف كننده های دیگر بخار جهت حرارت دادن غیر مستقیم به مواد مختلف از جمله مواد نفتی و یا گازی می باشند.
در طراحی و انتخاب دیسوپرهیتر رعایت نكات زیر ضروری می باشد:
1-وجود دیسوپرهیتر برای تمامی دیگ بخارها لازم نمی باشد و با توجه به میزان دقت و بازه كنترل دمای بخار موردنیاز مصرف كننده، نیاز به دیسوپرهیتر و نوع آن متفاوت می باشد.
2-در توربین های تولید برق و یا در توربین های نیرو محركه ) (Driveدقت دمای بخار ورودی جهت افزایش راندمان آن بسیار مهم می باشد. در صورتی كه در مبدل های حرارتی دقت دمای بخار ورودی زیاد مهم نمی باشد زیرا با تغییرات دبی بخار می توان دمای موردنیاز سیال مورد نظر را تامین كرد.
3-نیاز به دماهای مختلف در هدر های مختلف مصرفی، نیاز به دیسوپرهیتر و نوع آن را تحت
تایر قرار میدهد می باشد.
4-میزان هزینه تمام شده برای تعیین نوع دیسوپرهیتر از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

انواع دیسوپرهیتر (D.S.H)


1-دیسوپرهیتر نوع اسپری آب به داخل بخار سوپر هیتر  (Water Spray)
در این روش دمای بخار خروجی از سوپرهیتر با پاشش آب به داخل آن مطابق نمودار فوق كنترل میگردد.در این نوع از دیسوپرهیترها خلوص آب اسپری بسیار مهم است. زیرا وجود ناخالصی ها در آب باعث بروزمشكل در سیستم مصرف كننده می كند به عنوان مثال وجود ناخالصی ها در بخار ورودی به توربین باعث “كیپ كردن” توربین میشود. ازاینرو به آب اسپری آب كثیف نیز می گویند زیرا از آب دیگ بخار كثیفتر میباشد و خلوص بخار را خراب می كند. بنابراین فراهم نمودن آب اسپری با درجه خلوص نزدیك آب دیگ بخار هزینه بالایی در بر خواهد داشت.

وظیفه دیگ بخار وظیفه دیگ بخار

بهترین روش اسپری آب به داخل بخار سوپر هیتر جهت كاهش اثرات سایش خط لوله بخار، استفاده از ونتوری می باشد. یعنی در این روش با ایجاد مكش در گلویی ونتوری باعث مكش واسپری آب به مركز جریان خط بخار می شود.
در این راستا شركت رزمونت نمونه ای از این كار را با ادغام ونتوری در یك شیر كنترل جریان ارائه نموده است كه البته به دلیل مسائل حساسیت عملكرد توربین و موارد نگهداری وتعمیرات در نیروگاهها استفاده نمی شود.

وظیفه دیگ بخار

عكس شیر كنترل جریان با ادغام دیسوپرهیتر نوع اسپری آب- Fisher Emersan

2-دیسوپرهیتر نوع خنك كن با سطح حرارتی (Super heater Cooler)
در این روش كه مانند مبدل حرارتی عمل می كند، دمای بخار خروجی از سوپرهیتر با عبور از یك سطح حرارتی با بخار سرد تر در طرف دیگر كنترل میگردد.
در این روش به دلیل زیاد بودن سطح حرارتی مورد نیاز فقط در دیگ بخار های كوچك استفاده می گردد. و در دیگ بخار های نیرگاهی استفاده نمی گردد. مثلا در برخی دیگ بخار های SCبخشی از لولههای سوپرهیتر را از آب اشباع درون درام بخار  (Steam Drum) عبور می دهند.

تنظیم دمای بخار توسط دیسوپرهیتر🙁D.S.H)


این نكته بسیار مهم است كه از دیسوپرهیتر های نوع اسپری آب  (DM) به داخل بخار، جهت كنترل دمای بخار با دقت +/-5درجه سانتیگراد استفاده می شود. و تامین این آب (DM) با این دقت دما كار سنگین و پرهزینه ای می باشد.

با توجه به نكته فوق باید توجه نمود كه در نیروگاههای كوچك مانند نیروگاه پالایشگاه تهران و یا پالایشگاه اصفهان كه نگهداری توربین از راندمان آن مهمتر است و رنج مجاز دمای بخار خروجی سوپرهیتر می تواند 15+/- باشد، وجود دیسوپرهیتر های نوع اسپری آب  (DM) لازم نمی باشد. بنابراین در نیروگاههای بزرگ مانند نیروگاه تولید برق شهید رجایی تهران كه راندمان توربین نیز بسیار مهم است و رنج مجاز دمای بخار خروجی سوپرهیتر می تواند5-/+ باشد، استفاده از دیسوپرهیتر های نوع اسپری آب  (DM) جهت تنظیم دمای بخار ورودی به توربین و افزایش راندمان آن بسیار مفید می باشد.

محل قرار گیری دیسوپرهیتر (D.S.H)


محل دیسوپرهیتر می تواند در ورودی سوپرهیتر و یا در خروجی آن باشد. كه قرارگیری در خروجی سوپرهیتر آسان تر بی دردسر تر می باشد مانند دیگ بخار های (SC) زیرا در این حالت دی سوپرهیتر میتواند با فاصله درخارج از دیگ بخار قرارگیرد اما در این حالت راندمان ترمودینامیكی به دلیل اخیلاف دمای زیاد بین بخار وآب اسپری، پایین می با شد. همچنین تنش حرارتی زیادی نیز درقسمت انتهایی لوله های بخار وجود خواهد داشت.
یكی از عیب های اصلی دیگ بخار ها در یسوپرهیتر ها به وجود می آید كه نیازمند دقت زیادی در طراحی این قسمت می باشد. مسائل تنش حرارتی در نقاطی كه اختلاف دما وجود دارد همیشه دردسر ساز میباشد.

وظیفه دیگ بخار وظیفه دیگ بخار

قرارگیری دیسوپرهیتر در ورودی سوپرهیتر مشكلات قبلی را نداشته اما مشكل وجود ذرات مایع و بخار اشباع وجود دارد كه مسئله سایش لوله های سوپرهیتر مطرح می گردد.
در دیگ بخار های نوع SDمحل قرارگیری دیسوپرهیتر بین سوپرهیتر اول  ( تشعشعی) و سوپرهیتر دوم (جابجایی ) می باشد.

در دیگ بخار های نیروگاهی نوع SRاز دو عدد دیسوپرهیتر استفاده می گردد كه محل قرارگیری آن ها یكی در انتهای سوپرهیتر جابجاییو دیگری در انتهای ری هیتر(  (ReHeater) می باشد.
– انواع سوپرهیتر(.S.H)
سوپر هیتر دمای بخار تولید شده در دیگ بخار را بدون تغییر فشار بالا می برد. با توجه به نحوه انتقال حرارت از شعله و یا دود به بخار نوع سوپر هیتر متفائت می باشد به دو صورت زیر می باشند :
1-سوپر هیترهای تشعشعی
2-سوپر هیترهای جابجایی

وظیفه دیگ بخار

وظیفه دیگ بخار

با توجه به وجود سوپر هیترها در داخل دیگ بخار، با تغییرات بار دیگ بخار (تغییرات دبی سوخت و میزان دبی بخار )، میزان تغییرات دمای بخار در سوپر هیترها متفاوت می باشد.

وظیفه دیگ بخار

نمودار تغییرات دمای بخار سوپرهیتر با تغییرات بار دیگ بخار

در سوپر هیترهای تشعشعی با كم شدن بار دیگ بخار به دلیل ثابت بودن دمای شعله (نرخ تشعشع) و كاهش دبی بخار، دمای بخار بالا میرود. بنابراین عملكرد سوپر هیترهای تشعشعی در بار های پایین بهتر می باشد.
در سوپر هیترهای جابجایی با زیاد شدن بار دیگ بخار به دلیل افزایش سرعت دود (نرخ جابجایی) و افزایش دبی بخار، دمای بخار بالا میرود. بنابراین عملكرد سوپر هیترهای جابجایی در بار های بالا بهتر می باشد.
با توجه به این نوع عملكرد سوپر هیترهای جابجایی و تشعشعی ، می توان با تركیب این این دو سوپر هیتر در رنج های مختلف بار دیگ بخار دمای بخار سوپر هیتر را به طور ثابت كنترل كرد.

 

– نحوه تنظیم دمای بخارخروجی از سوپر هیتر در دیگ بخار های مختلف :

در دیگ بخار های SC با تنظیم فاصله بین لوله های  Screen Tubeكه به صورت زیگزاك (Stagerd) میباشند، ضریب شكل ( زاویه تابش) و نرخ تشعشع وارد بر لوله های بخار تغییر كرده و در نتیجه دمای بخار كتترل می گردد.

وظیفه دیگ بخار

سوپر ھیتر در دیگ بخار SC

در دیگ بخار های SDبا جابجا كردن محل سوپر هیتر تشعشعی كه در بالای دماغه دیگ بخار قرار دارد، میزان زاویه تابش شعله به آن تغییر كرده و در نتیجه با تغییر نرخ تشعشع دمای بخار كتترل می گردد.

وظیفه دیگ بخار

سوپر هیتر در دیگ بخار SD

 

در دیگ بخار های SR با جابجا کردن محل سوپر هیتر تشعشعی که در بالای دماغه دیگ بخار قرار دارد، میزان زاویه تابش شعله به آن تغییر کرده و در نتیجه با تغییر نرخ تشعشع دمای بخار کنترل می شود.

 

وظیفه دیگ بخار

سوپر هیتر در دیگ بخار SN

34)اكونومایزر (Economizer)


اكونومایزر یك مبدل حرارتی است كه آب تغذیه دیگ بخار از آن عبور داده شده و از حرارت گازهای داغ خروجی دیگ بخار برای گرم كردن این آب استفاده می شود. بدین ترتیب، آب تغذیه با دمای بالاتری به درون دیگ بخار فرستاده شده و انرژی كمتری را برای تبخیر جذب می كند. همچنین به دلیل بالا بودن دمای آب تغذیه، توانایی دیگ بخار در هماهنگ شدن با تغییرات ناگهانی بار افزایش می یابد.

وظیفه دیگ بخار

از آنجا كه اكونومایزر در سمت پر فشار پمپ تغذیه قرار می گیرد، تأمین آب تغذیه با دمای بالاتر از 100درجه سلسیوس نیز ممكن می شود.

انواع كونومایزر :


1-
اكونومایزر Bare Tube(لخت)


این اكونومایزر كم هزینه ترین و ساده ترین نوع اكونومایزر محسوب می شود. و چون در این نوع اكونومایزر انتقال حرارت از دود به آب تغذیه توسط تیوب های صاف و بدون فین صورت می گیرد، درجاهایی كه راندمان حرارتی بالا لازم نمی باشد به كار میرود. بدیل وجود تیوب های صاف با دود كثیف نیز كار می كند.

 


این نوع اكونومایزر دارای راندمان بالایی می باشد و چون در این اكونومایزر انتقال حرارت از دود به آب تغذیه توسط تیوب های با فین های خارجی دیسكی صورت می گیرد، در جاهایی كه راندمان حرارتی بالا لازم می باشد به كار می رود و بنابراین هزینه ی بیشتری در بر دارد.

وظیفه دیگ بخار

عكس اكونومایزر Finned Tube

3-اكونومایزر (Stud Finned Tubeشاخدار)


این نوع اكونومایزر كه در آن انتقال حرارت از دود به آب تغذیه توسط لوله های با فین بلند شاخ مانند كه به دیواره خارجی تیوب ها جوش داده شده است، برای جاهایی كه دارای دود بسیار كثیف هستند،از كاربری بالایی برخوردار می باشد. مثلا در كوره های معادن (مانند معدن مس سرچشمه رفسنجان) كه ذرات سولفور و وانادیوم به صورت رسوب سرامیكی به تیوب ها می چسبد، از این نوع اكونومایزر جهت حفظ اندمان حرارتی استفاده می گردد.

وظیفه دیگ بخار

Stud Finned Tube عكس اكونومایزر

الزامات محیط زیستی در دنیا وجود اكونومایزرجهت كاهش دمای گاز خروجی از دودكش ها را ضروری كرده است تا آنجا كه برای دیگ بخار های فایر تیوب نیز توصیه شده است. اما متاسفانه در ایران بسیاری از دیگ بخارها دارای اكونومایز نمی باشند.
در اكونومایزر كاهش دمای گازهای داغ خروجی دیگ بخار جهت گرم كردن آب وردی دیگ بخار نباید به اندازه باشد كه به دمای نقطه شبنم دود نزدیك شود زیرا باعث خوردگی در لوله های اكونومایزر می شود.

وظیفه دیگ بخار

عكس اكونومایزر خوردگی و نشتی در اكونومایزر

35) ری هیتر (ReHeater)


در نیروگاه های تولید برق اصولا از توربینهای . H.Pو . M.Pو L.Pاستفاده می گردد به این صورت كه بخار در سه مرحله در توربین های مختلف منبسط شده و تولید كار می كند.
انرژی بخار هنگام خروج از توربین فشار قوی . H.Pبعلت انجام كار افت پیدا میكند برای جلوگیری از وجود رطوبت در طبقات فشار ضعیف توربین، باید درجه حرارت بخارهای برگشتی از توربین فشار قویرا بالا برده، سپس به سمت توربین فشار متوسط . M.P هدایت نمود. این عمل توسط ری هیتر (ReHeater) انجام میگیرد.

وظیفه دیگ بخار

وظیفه دیگ بخار

عكس ری هیتر (ReHeate)

ری هیترها همانند سوپرهیتر و در داخل دیگ بخار در مسیر محصولات احتراق قرار گرفته و حرارت گازهای داغ را به داخل خود منتقل میكنند.


(
Air Pre Heater) – پیش گرمكن هوا

هوای ورودی به دیگ بخار توسط پیش گرمكن هوا  (Air Pre Heater) كه در مسیر دود قرار گرفته است جهت افزایش راندمان دیگ بخار و همچنین كاهش دمای دود ،گرم می شود.

وظیفه دیگ بخار

عكس پیش گرمكن هوا (Air Pre Heater)

36)انواع پیش گرمكن هوا (Air Pre Heater)

 

Regenerator -1 نیروگاهی


در دیگ بخار های نیروگاهی وجود پیش گرمكن هوا ضروری می باشد . هنگامیكه هوای محیط سرد میشود، ذرات آب موجود در هوا در حین برخورد با پرههای فن موجب یخ زدن آب روی پرههای فن میشوند و این سبب سنگین شدن و شكستن پرههای فن میشود. لذا برای جلوگیری از این امر، هوای ورودی به دیگ بخار توسط پیش گرمكن هوا  (Regeneratorكه در مسیر گازهای داغ احتراق قرار گرفته ،گرم می شود.

وظیفه دیگ بخار

وظیفه دیگ بخار

عكس Regenerator

نكات و مشكلات :

الف: در Regeneratorها 7درصد نشتی هوا از قسمت هوا به قسمت دود وجود دارد كه باید در محاسبات هوای ورودی 7درصد هوای اضافی در نظر گرفت .
ب: مسئله خوردگی حاصل از تشكیل شبنم در قسمت سرد. بنابراین باید متوسط دمای Regenerator همیشه بیشتر از دمای نقطه شبنم باشد. Tm = (Th+Tc) /2 > Tdew point
(Thدمای متوسط قسمت گرم و Tcدمای متوسط قسمت سرد )
ج: در Regeneratorها به دلیل احتمال وجود سوخت های نسوخته و تركیب آن ها با هوا ،امكان انفجار وجود دارد.

د: به دلیل مسائل اعوجاج در شفت و بلبرینگ های سیستم چرخش، Regeneratorحتما باید مدام در حال چرخش باشد.
Regeneratorها در دو حالت افقی و یا عمودی نصب می شوند. در حالت افقی از جهت مسیر حركت هوا و دود بهتر می باشد اما مسائل اعوجاج در شفت وجود خواهد داشت (مانند نیروگاه شهید رجایی). اما در حالت عمودی از جهت كاهش مسائل اعوجاج بهتر است اما چیدمان مسیر حركت هوا و دود سخت تر می شود.

وظیفه دیگ بخار

عکس Regenator- حالت افقی

 

2-Regenator مبدل صفحه ای (Plate Exchager Regenator)

در این نوع از Regenator ها انتقال حرارت بین هوا و دود در یک سطح حرارتی بسیار بالا مانند یک مبدل صفحه ای صورت می گیرد. این Regenator  ها در هواپیماها، در دیک بخارهای قدیمی و در خودروها استفاده می شده است که امروزه کاملا منسوخ گردیده اند.

وظیفه دیگ بخار

3- Regenator های خنک کن با سیال دوم که از اختلاف دمای Evap و Cond برخی سیالات میانی استفاده می کند ( مانند خنک کننده های جدید در CPU کامپیوترها)

37) سیستمهای Draft در دیگ بخار ها:

جهت تزریق هوا به دیگ بخار و اشتعال از فن استفاده می شود.

وظیفه دیگ بخار

با توجه به محل قرارگیری این فن نسبت به دیگ بخار سیستم های Draftدر دیگ بخار ها متفوت می باشد.
Natral Draft) N.D. -1) :در این روش ورود هوا به دیگ بخار از طریق جابجایی طبیعی هوا در اثر اختلاف دمای هوا و در نتیجه دانسیته صورت می گیرد. كه در این صورت ابعاد دودكش باید بزرگ باشد. به عنوان مثال دیگ بخار آبادان دارای دودكشی به قطر 7.5متر و ارتفاع 40متر می باشد.
Forced Draft) F.D. -2):در این روش هوا از طریق . F.D.Fكه قبل از دیگ بخار قرار دارد به دیگ بخاردمیده می شود. بنابراین كوره فشار مثبت خواهد داشت در این روش امكان نشت دود از دیگ بخار وجود خواهد داشت. كه با سیل بندی دیگ بخار این مشكل را برطرف می كنند. بیشتر دیگ بخار های امروزی از این روش استفاده می كنند.

وظیفه دیگ بخار

Balanced Draft) B.D. -4):

در این روش از هر دو سیستم . F.Dو . I.Dجهت تزریق هوا به دیگ بخار استفاده می شود.

وظیفه دیگ بخار

انواع فن :

Forced Draft Fan) F.D.F -1) كه در سیستم . F.Dاستفاده می شود
Induced Draft Fan) I.D.F. -2)كه در سیستم . I.Dاستفاده می شود
Gas Recirculation Fan) G.R.F. -3)جهت كاهش NOXو افزایش دمای بخار خروجی از سوپر
Gas Mixing Fan) G.M.F. -4)


هیتر (بدلیل افزایش سرعت دود و اشتعال بیشتر) مقداری از دود را به هوای ورودی دیگ بخار تزریق می شود كه این كار توسط فن . G.R.Fانجام می شود . در اروپا همه دیگ بخار ها باید از . G.R.Fبرخوردار باشند.

وظیفه دیگ بخار

جهت خواندن بخش چهارم مقاله کلیک کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

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

Call Now Buttonتماس - بخش فروش