اکومولاتور (accumulator)
اکومولاتور (accumulator)یا همان مخزن ذخیره بخار، یک مخزن عایق بندی شده فولادی است که بخار و یا آب داغ را تحت فشار در خود نگه داری می کند. این مخزن می تواند جهت اوج مصرف بار بخار مورد استفاده قرار بگیرد. از اکومولاتور در نیروگاه های خورشیدی جهت ذخیره بخار ، در کارخانجات صنعتی جهت پیک مصرف ، در آزمایشگاه ها برای تست شبیه سازی حجم زیادی از بخار و … استفاده می شود.
نحوه کارکرد اکومولاتور بخار: اکومولاتور معمولا تا نیمه با آب سرد پر می گردد و بخار از طریق مولد بخار یا همان بویلر به داخل آن تزریق می شود ، این بخار تزریق شده آب داخل مخزن را گرم کرده و مقداری از آن کندانس می گردد و ما بقی بخار سطح بالای آب داخل مخزن را پر می کنند.
منبع بلودان (Blowdown tank )
منبع بلودان(Blowdown tank) مخزنی است جهت خنک کاری آب بلودان شده بویلر بخار و تخلیه ی ایمن آن به محیط.درصورت زیرآب کشی و یا تخلیه دیگ در شرایطی که هنوز آب داغ است و یا درصورت عمل نمودن شیرهای اطمینان نمی توان سیال داغ را که تحت فشارکمتر سریعا به بخار تبدیل می شود به سمت فاضلاب و یا محل تخلیه روباز هدایت نمود . بنابراین لازم است که آب داغ همراه با بخار خروجی در مخزنی توسط آب خنک شود . بنابراین از مخازن فلزی روزمینی و یا مخازن زیر زمینی برای کاهش دما و فشار آب تخلیه دیگ یا شیرهای اطمینان استفاده می شود . منابع بلودان جایگزین مناسبی برای چاله های بلودان هستند . معمولا اتصال ورودی به منبع بلودان بصورت مماس درنظرگرفته می شود که باعث ایجاد نقطه ای ضعیف در محل اتصال لوله به منبع است . راه حل بهتر، استفاده از لوله ی مستقیم و شعاعی است به همراه دیفیوزر مخصوص داخل منبع است که دارای استحکام بیشتری بوده و مانع خوردگی ناشی از اتصال مماسی می شود.
دما و فشار طراحی منبع بلودان
فشار طراحی منبع بلودان باید حداقل 25 درصد حداکثر فشار کاری بویلر بخار بوده و دمای طراحی نیز باید برابر یا بیشتر از دمای اشباع مربوط به فشار طراحی منبع باشد.
اندازه منبع بلودان: اندازه ی منبع بلودان به فشار بویلر و سایز لوله ی بلودان بستگی دارد. ونت منبع باید یه اندازه کافی بزرگ باشد تا فشار داخل منبع بیشتر از 0.35 bar g نشود. حجم مخزن هم باید به اندازه ای باشد که دمای آب سرریز شده از آن از°C 43 تجاوز نکند.
عملکرد منبع بلودان: در منبع بلودان همواره باید مقداری آب ساکن وجود داشته باشد. و میزان این آب باید حداقل دو برابر میزان آب بلودان باشد. تقریبا نصف مخزن از آب ساکن پر شده و بقیه بصورت فضای خالی می باشد.
ونت منبع بلودان : ونت باید بخار فلش را به بصورت ایمن به بیرون هدایت کند بطوریکه آب قابل توجهی از طریق لوله به همراه آن به بیرون نرود. لوله ی ونت باید تا حد امکان صاف بوده و درحالت ایده آل، انتهایش دارای کلاهک ونت باشد .
سیستم خنک کاری منبع بلودان: درصورت بالارفتن دمای آب بلودان شده از حد مجاز، باید برای منبع سیستم خنک کاری درنظرگرفت. یکی از مقرون بصرفه ترین این انتخاب ها برای این کاربرد ، شیرکنترلی خود عملگر(Self- acting) است،که با بازشدن آن آب سرد به داخل مخزن وارد شده و خنک سازی را انجام می دهد.
منبع بلودان برای چند بویلر : درصورت استفاده از چند بویلر درهرلحظه فقط یک بویلر باید بلودان شود.منبع بلودان براساس بویلر با فشار کاری بیشتر و بزرگترین لوله ی بلودان انتخاب می شود.
لوله کشی منبع بلودان: شکل زیر نشان دهنده ی چیدمان مناسب لوله کشی بلودان برای چند بویلر می باشد . در این شکل خطوط بلودان TDS و خطوط بلودان از زیر بویلر،بصورت جداگانه به منبع بلودان متصل شده اند. نصب کلکتور باید بر روی منبع بلودان انجام بگیرد نه بر روی بویلر. برای بلودان از زیر دیگ و برای بلودان TDS اتصال جداگانه ای لازم است.
تعیین نرخ بلودان:برای محاسبه ی مقدار دبی بلودان ابتدا باید محدوده مجاز ذرات جامد غیرمحلول (TDS) در آب را تعیین کنیم و از سوی دیگر بدانیم که مقدار مجاز ذرات غیرمحلول در آب تغذیه بویلر چه مقدار است. محدوده مجاز ذرات جامد غیرمحلول برای دیگ ها براساس فشار کاری بشرح زیر است:
برای محاسبه ی نرخ بلودان می توان از رابطه ی زیر استفاده کرد:
Bd: نرخ بلودان (kg/hr)
FTDS: میزان ذرات جامد غیرمحلول در آب تغذیه ی دیگ(ppm) که معموال باید 10 درصد حداکثر مقدار مجاز آب دیگ باشد در هرحال اگر این مقدار با آزمایش آب دیگ تعیین شود و بیشتر از حد مجاز باشد باید در صدد کاهش آن برآمد، اگرنه نرخ بلودان افزایش می یابد.
BTDS: حداکثر مقدار مجاز ذرات جامد غیرمحلول در آب دیگ (ppm)
منبع کندانس (Condense Tank)
منبع کندانس (Condense Tank)مخزنی است که در موتورخانه بخار برای جمع آوری و ذخیره سازی آب برگشتی حاصل از تقطیر بخار در تجهیزات تبادل حرارت قرار می گیرد. در سیستم های ثقلی، منابع کندانس همواره در سطحی پایین تر از بویلر بخار نصب می شوند . در خروجی منبع کندانس ، پمپ یا پمپ هایی برای انتقال آب از منبع به دی اریتور قرار می گیرند . در سیستم هایی که فاقد دی اریتور هستند پمپ های منبع کندانس می توانند نقش پمپ های تغذیه را هم بازی کنند مشروط براینکه از نظر فشار ، دما و آب دهی از کیفیت لازم برخوردار باشند. دربالای سطح کاری آب منبع کندانس باید فضای خالی کافی در نظرگرفته شود تا تلاطم احتمالی ناشی از برگشت کندانس را خنثی نماید. تانک کندانس باید کاملا جوشکاری شده و در قسمت های اتصال صفحات جانبی و بالایی از ساپورت های مناسب و محکم کننده استفاده شود. شکست جوش این نواحی باعث شکم دادن ورق و رشد شکست در قسمت های دیگر می شود . در سیستم های بخار که 80 درصد یا بیشتر از طریق آب جبرانی تغذیه شده و سهم کندانس برگشتی در آنها کمتر از 20 درصد است معمولا از نصب منبع کندانس صرف نظر شده و تنها از دی اریتور استفاده می شود. کندانس جمع آوری شده در منبع کندانس باید توسط پمپ به دی اریتور منتقل شود. دبی این پمپ بر اساس ظرفیت دی اریتور تعیین می شود.
متعادل سازی فشار در تانک کندانس : به منظور جلوگیری از افزایش فشار، تانک کندانس باید مجهز به ونت باشد.لوله ی ونت باید دارای کلاهک مخصوص باشد که با پره های داخلی آب موجود در بخار خروجی را جدا ساخته، از طریق لوله ی تخلیه خارج نماید . نازل تخلیه در زیر تانک امکان خالی نمودن تانک و تمیزکاری و بازرسی آن را فراهم می کند.
اکونومایزر (Economizer)
اکونومایزر (Economizer)یکی از انواع مبدل حرارتی است که آب تغذیه بویلر از میان آن عبور داده شده و از حرارت گازهای داغ خروجی برای گرم کردن این آب استفاده می شود. بدین ترتیب، آب تغذیه با دمای بالاتری به درون بویلر فرستاده شده و انرژی کمتری را برای تبخیر و یا گرمایش آب نیاز دارد. لذا در این حالت، با یک مقدار انرژی مشخص، می توان آبگرم و یا بخار بیشتری را تولید کرد. نتیجه ی این امر افزایش در راندمان بویلر است. به طور تقریبی، یک افزایش 10 درجه ی سلسیوسی در دمای آب تغذیه، باعث افزایش 2 درصدی راندمان می شود.
گازهای داغی که از درون بویلر و سوپرهیتر عبور می کنند ، در زمان خروج همچنان داغ می باشند . لذا می توان از انرژی حرارتی موجود در این گازها، برای افزایش راندمان بویلر استفاده کرد. برای این منظور، گازهای داغ را از درون اکونومایزر عبور می دهند.
اثرات استفاده از اکونومایزر
- 1. پایین آوردن مصرف سوخت و هزینه های جاری : با استفاده از اکونومایزر ، می توان حرارت گازهای داغ خروجی را که در حالت عادی تلف می شود ، بازیافت کرده و از آن برای گرم کردن آب ورودی به بویلر استفاده کرد. این موضوع باعث کاهش هزینه و مصرف سوخت می شود.
- 2. هماهنگی بیشتر برای تغییرات بار: به دلیل بالا بودن دمای آب تغذیه ، توانایی بویلر در هماهنگ شدن با تغییرات ناگهانی بار افزایش می یابد.
- کاهش آلودگی: برای یک خروجی ثابت بخار، نرخ احتراق کاهش پیدا کرده و باعث کاهش تولید NOx می شود. از آنجا که اکونومایزر در سمت پر فشار پمپ تغذیه قرار می گیرد ، تأمین آب تغذیه با دمای بالاتر از 100 درجه سلسیوس نیز ممکن می شود.در این حالت، کنترل کننده ی آب بویلر باید از نوع پیوسته بوده و از نوع قطع و وصلی نباشد. علت این موضوع حفظ پیوستگی جریان آب تغذیه از درون اکونومایزر است.
تذکر: اکونومایزر نباید خیلی بزرگ باشد، زیرا:
- ممکن است دمای گازهای داغ خروجی به کمتر از دمای شبنم رسیده و ترکیبات اسیدی و خورنده به وجود آورد . که در این صورت باید جنس اکونومایزر از فلزات مقاوم در برابر خوردگی مانند استنلس استیل باشد.
- ممکن است آب تغذیه درون اکونومایزر بجوشد.
انواع اکونومایزرها
- اکونومایزر آب تغذیه ایستاده :
در اینجا نحوه ی عملکرد یک اکونومایزر آب تغذیه مشاهده می شود:
همان طور که در این شکل ملاحظه می شود ، آب از یک سمت وارد لوله های مبادله گر حرارتی یا همان اکونومایزر شده ، از درون آنها عبور کرده و از سمت دیگر خارج می شود.در نتیجه آب و گازهای داغ با یکدیگر در تماس نمی باشند . در این نوع اکونومایزر، دو نوع طراحی وجود دارد:
- نوع اول به گونه ایست که دمای گازهای عبوری بالاتر از دمای نقطه ی شبنم ترکیبات سولفور باقی مانده و چگالش صورت نمی گیرد که در این صورت اسید سولفوریک تشکیل نمی شود. لوله های این مبدل، معمولا از فولاد کربنی بوده و به طور کلی مشکلات دیده شده در آن عبارتند از:
حفره های ناشی از خوردگی های اکسیژن، خوردگی های اسیدی و رسوب گیری.
- نوع دوم به گونه ایست که دمای دود از نقطه شبنم اسیدسولفوریک و دیگر گازهای خورنده پایین تر آمده و راندمان بالاتری را ایجاد می کند که در این صورت باید از فلزاتی با قدرت مقاومت در برابر خوردگی بالا استفاده کرد.
مشکلاتی که در این نوع از اکونومایزر ها با آن روبرو هستیم عبارتند از:
هزینه ساخت بالا، رسوب گیری
- اکونومایزرهای حلزونی
در این نوع از اکونومایزر ها با طراحی لوله های آب به صورت حلزونی شکل راندمان اکونومایزر را افزایش می دهند. که دارای معایبی از جمله رسوب گیری بالا و امکان جوشش آب (بیشتر از دیگر اکونومایزر ها) است.
اکونومایزر و بویلر
اکونومایزرها را به صورت واحدی جداگانه از بویلر طراحی کرده و آن را به عنوان یک ابزار کمکی برای پیش گرمایش آب تغذیه استفاده می کنند.
استفاده از اکونومایزرها به صورت بخشی جداگانه از بویلر، به چند دلیل مورد توجه می باشد:
- با گرفتن تمام انرژی دود در بویلر، اسید سولفوریک مایع شده و لوله ها بویلر را سوراخ می کند . پس به جای بویلر اکونومایزر حرارت بقیه دود را استفاده می کند.
- از آنجا که دمای آب تغذیه پایین تر از دمای آب درون بویلر است، می توان در فضای کوچکتر، انرژی بیشتری را انتقال داد.
- در صورت تخریب لوله های اکونومایزر، تنها بخش کوچکی از لوله های سیستم بخار تخریب شده و به بویلر آسیبی وارد نمی شود.
ارتباط نقطه ی شبنم با اکونومایزر
چگالیده شدن ترکیبات گازهای داغ درون اکونومایزر ، زمانی اتفاق می افتد که دمای گازهای داغ به دمایی کمتر از نقطه ی شبنم ترکیبات موجود در آن برسد. نقطه ی شبنم آب ، عبارت است از درجه حرارتی که مقدار معینی از هوا باید در فشار ثابت تا آن نقطه سرد شده تا بخار آب موجود در آن چگالیده شده و به آب مایع تبدیل شود. این دما در واقع همان دمای اشباع آب در فشار بخار موجود است. این آب چگالیده شده را شبنم می نامند.شبنم هر ماده، در واقع همان دمای اشباع بخار آن ماده، در فشار بخار موجود است. در بویلرها ، معمولا از اکونومایزرهایی که در آنها تماس دو سیال به صورت غیرمستقیم است،استفاده می شود.معمولاً دمای گازهای خروجی از اکونومایزرها،طوری تنظیم می شود که بالاتر از دمای نقطه ی شبنم سولفور در فشار محصوالت احتراق باقی بماند.
اثرات دودکش بر روی طراحی اکونومایزر
برای طراحی اکونومایزرها، باید اثرات درجه حرارت بر روی خروج گازهای داغ از دودکش را نیز در نظر گرفت. از آنجا که علاوه بر نیروی ایجاد شده توسط فن مشعل، بالا بودن دمای گازهای داغ خروجی از بویلر نیز ، تأمین کننده ی نیروی رانشی آنها به سمت بیرون می باشد ، لذا باید اکونومایزر را به گونه ای طراحی کرد که ، دما از حد خاصی کاهش پیدا نکند . به این نیرو نیروی مکش دودکش می گویند که می تواند با تغییر ارتفاع دودکش و درجه حرارت ورودی و خروجی آن تغییر کند.
| با تشکر و تقدیر و کسب اجازه از استاد ارجمند
جناب آقای دکتر مهدی صادقی دستجردی و موسسه محترم آموزشی نئون و نما تک |
دیدگاه‌ها