چگونه مي توان راندمان بويلر را افزايش داد؟

روش هايي كه براي افزايش راندمان بويلر به كار برده مي شوند، به دو دسته تقسيم مي شوند:

• افزايش راندمان بدون صرف هزينه و يا سرمايه گذاري مجدد
• افزايش راندمان با صرف هزينه و يا تجهيزات اضافي

بعضي متغيرها در اين روش عبارتند از هواي اضافي، دي اكسيد كربن موجود در دود خروجي و سوخت كه در هر يك از اين روش ها رابطه اي بين اين متغيرها وجود دارد. براي مثال اگر نرخ سوخت نصف شود نرخ بخار و دماي دود خروجي پايين مي آيند. همچنين اگر مقدار هواي بكار برده شده در بويلر تغيير يابد، پارامترهاي زير تغيير خواهند كرد:

• دما، هيدروكربن هاي سوخته نشده،
• در اجراي هر يك از روش هاي افزايش راندمان، يك پتانسيل صرفه جويي در سوخت مصرفي وجود دارد كه بسته به روش به كار گرفته شده اين رقم متفاوت است. اما در عين حال با توجه به پتانسيل صرفه جويي حاصل و همچنين هزينه صرف شده جهت اجراي روش، اين روش ها را مي توان از لحاظ اقتصادي اولويت‌بندي نمود.
• از آنجايي كه راندمان بويلر با اختلافات جزئي تقريباً همان راندمان احتراق است. لذا يك بررسي اجمالي در رابطه با احتراق انجام مي دهيم.

احتراق

فرآيند احتراق عبارتست از اكسيد شدن سريع سوخت به وسيله اكسيژن. نخست كربن و هيدروژن به دي اكسيد كربن و آب تبديل مي شوند و در اين فرآيندها گرمايي آزاد مي شود.

شرايط احتراق (در تئوری)

• اكسيژن مورد نياز احتراق از هواي اطراف تامين مي شود. كه شامل 2/23 درصد اكسيژن و 8/76 درصد نيتروژن است. به طوري كه براي تامين يك كيلوگرم اكسيژن 31/4 كيلوگرم هوا مورد نياز است.
• مواد قابل احتراق بايستي به يك دمايي موسوم به دماي اشتعال برسند. پايين‌تر ازاين دمااحتراق صورت نمي‌گيرد اگرچه اكسيژن به مقداركافي موجود باشد.
• همچنين زمان لازم براي انجام احتراق بايستي به اندازه اي باشد كه دو مرحله زير به طور كامل صورت گيرند:
• برخورد فيزيكي مواد قابل احتراق با اكسيژن
• تركيب شيميايي اين مواد با اكسيژن

شرايط احتراق (در عمل)

همانطور كه در قسمت قبل ملاحظه كرديم. براي اين كه احتراق كامل صورت گيرد. بايستي سه شرط بالا به طور كامل برقرار باشند. يعني هر مولكول سوخت و هر مولكول اكسيژن در شرايط زماني و مكاني مناسب با يكديگر تركيب شوند. اما در عمل براي بعضي از مولكول‌هاي سوخت چنين شرايطي برقرار نمي شوند. در نتيجه منواكسيد كربن و هيدروكربن در دود خروجي ظاهر خواهند شد. و اين خود باعث كاهش انرژي آزاد شده از احتراق مي شود.

در احتراق بويلر هم چنين امري صادق است و براي اطمينان از اين كه احتراق كامل صورت گرفته است نياز به هواي اضافي احتراق مي باشد.

هوای اضافي احتراق

يكي از مسائل مهم در عمل احتراق، نسبت منطقي اختلاط سوخت و هوا مي‌باشد. به طوري كه همواره در بويلر بايستي هوا و سوخت به نسبت معيني وجود داشته باشند تا اين كه با كمبود هوا مواجه نشويم.

براي اين منظور، وقتي سيستم كنترلي به صورت (Hand) تنظيم مي شود، در هنگام افزايش بار بايستي ابتدا هوا را زياد كرده و سپس دبي سوخت را افزايش دهيم و در صورت كاهش بار ابتدا مي بايست دبي سوخت و سپس دبي هوا كاهش يابد تا هيچگاه با كمبود هوا مواجه نشويم.

براي رسيدن به شرايط احتراق بهينه، مي بايستي هواي لازم براي احتراق طوري تنظيم شود كه ميزان سوخت به هوا يكسان بماند.

اگر ميزان هوا، كمتر از نياز براي سوخت معين باشد احتراق به صورت ناقص صورت خواهد گرفت و باعث ايجاد رسوبات، مواد قابل احتراق بر روي لوله ها، آلودگي هوا، ايجاد منو اكسيد كربن در دود و افزايش اتلاف انرژي مي شوند و نهايتاً احتمال خطر انفجار در بويلر نيز وجود خواهد داشت.

اما اگر هواي اضافي بيشتر از نياز سوخت وارد كوره شود باعث اتلاف حرارتي قابل توجهي در بويلر و كاهش راندمان و همچنين موجب ايجاد خوردگي داغ روي سطوح حرارتي و افزايش غلظت NO_X در دود خروجي مي گردد.

مقدار واقعي هواي اضافي به عواملي از قبيل نوع سوخت و تركيبات آن، طراحي كوره، نرخ سوختن در بويلر و طراحي و تنظيم مشعل ها بستگي دارد. از آنجايي كه بين درصد اكسيژن موجود در گازهاي حاصل از احتراق و مقدار هواي اضافي رابطه متقابلي وجود دارد (نسبت اكسيژن و هوا تقريباً يك به پنج است) مي توان با اندازه‌گيري اكسيژن موجود در دود خروجي به ميزان هواي اضافي پي برد و در نتيجه براي كنترل آن اقدام نمود. براي‌ اين منظورمي‌توان از دستگاهي‌ به نام اكسيژن‌آنالايزر (Oxygen Analyser) استفاده كرد.