محاسبات راندمان بويلر و دیگ – بخش اول-۱۴۱-۱

شاخص های موثر در محاسبات راندمان بویلر

نمونه ای از یک سیستم پیشرفته كنترل هوشمند فرايند احتراق

شاخص های موثر در محاسبات راندمان بویلر – بخش اول

مجله تاسیسات شماره ۱۴۱

m1-1.Mboiler.com

محاسبات راندمان بویلر

راندمان بویلر که یکی از پارامترهای شاخص جهت ارزیابی عملکرد بویلر است، تاثیر قابل توجهی بر روی هزینه های مصرف سوخت دستگاه دارد. خاطر نشان می سازد که در حال حاضر در سطح کشور هیچگونه استانداردی جهت الزام انجام آزمایشات تعیین راندمان های بویلر از سوی مراجع قانونی وجود ندارد و راندمان های ادعا شده بدون انجام محاسبات واقعی و آزمایشات می باشد.

لذا کارفرمایان باید از سازندگان بویلر مدارک مربوط به داده های تست و نحوه محاسبات راندمان بویلر را در خواست کنند تا ضمن بررسی موارد مذکور صحت مشخصات فنی تجهیزات را نیز کنترل نمایند.

این مقاله به منظور شفاف سازی و رفع ابهامات موجود در مفاهیم وتعاریف مورد استفاده در تعیین راندمان بویلرها ارائه می گردد.در این مبحث، اصول پایه و پارامترهای موثر در محاسبه راندمان بویلر ارائه می گردد.

اصول احتراق

عناصر اصلی سوخت شامل کربن و هیدروژن می باشد. هیدروژن به صورت غیر ترکیبی و آزاد نیز در گاز طبیعی یافت می شود. همراه با این مواد، مقدار کمی گوگرد و نیتروژن نیز وجود دارند.

احتراق سوخت، طی یک پروسه اکسیداسیون که همراه با آزاد شدن انرژی حرارتی است صورت می گیرد . واکنش بین اکسیژن موجود در هوا با کربن، هیدروژن و در صورت وجود گوگرد رخ می دهد.

این واکنش در شرایطی رخ می دهد که دما نسبتا بالاست؛ این دما که دمای اشتعال نامیده می شود بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی گراد و بسته به نوع سوخت متغیر است. اگر هوا به میزان کافی ومناسب تامین شود، کربن به طور کامل می سوزد و به دی اکسید کربن تبدیل می شود. هنگامی که به علت کمبود هوا پروسه احتراق بصورت کامل انجام نمی شود، گاز مونوکسید کربن تولید می گردد.

هیدروژن نیز می سوزد و تولید بخار آب می نماید. در صورت وجود گوگرد، این عنصر نیز در احتراق تولید دی اکسید گوگرد (So2) می کند و ممکن است در ادامه پروسه و ترکیب با ملکول اکسیژن دیگر، تری اکسید گوگرد (So3) تولید شود.

هوا بطور متوسط از لحاظ وزنی شامل ۲۳/۲۱% اکسیژن و ۷۵/۸۱%نیتروژن و مقادیر جزئی آرگون، هلیم و کریپتون می باشد. با در نظر گرفتن تخمینی جزئی، نسبت گازهای متشکله هوا به صورت ۲۳/۲% اکسیژن و ۷۶/۸ % گازهای غیر قابل احتراق است.

از لحاظ حجمی نیز نسبت گازهای تشکیل دهنده هوا به صورت ۲۰/۹% اکسیژن و ۷۹/۱% گازهای غیر قابل احتراق می باشد. عناصر متفاوت ذکر شده به نسبت وزن های ملکولی هر یک از عناصر بشرح ذیل با اکسیژن ترکیب می شوند:

اکسیژن…………………………….O2=32

کربن………………………………..C=12

هیدروژن…………………………..H2=2

نیتروژن…………….……………….N2=28

گوگرد……………………………..S=32

معادلات بنیادی احتراق در جدول ۱ نشان داده شده اند.

m1-2.Mboiler.com

تعاریف راندمان

راندمان، شاخص اندازه گیری عملکرد اقتصادی چرخه بقای تجهیزات می باشد. برای راندمان بویلر سه تعریف به شرح ذیل وجود دارد :

الف-راندمان احتراق

ب-راندمان انتقال حرارت

ج-راندمان حرارتی واقعی بویلر

الف -راندمان احتراق

راندمان احتراق مشخصه توانایی مشعل جهت احتراق کامل سوخت است که برابر نسبت تفاضل انرژی ورودی و تلفات دودکش به انرژی ورودی می باشد. عموما محدوده راندمان احتراق بین ۷۵% تا ۸۶% گزارش شده است.

مقدار سوختی که مورد احتراق قرار نمی گیرد و همچنین میزان هوای اضافی در راندمان احتراق تاثیر گذاراست. مشعل هایی به راندمان بالا دست می یابند که مقدار سوخت مورد احتراق قرار نگرفته و هم چنین میزان هوای اضافی به حداقل ممکن رسیده باشد.

لذا به منظور اطمینان از احتراق کامل سوخت باید هوا به میزان مناسب تامین شود. بدیهی است ورود هوای اضافی منجر به سرد شدن شعله و نهایتا کاهش راندمان بویلر می گردد.

به منظور حصول اطمینان از واکنش موثر اکسیژن با مواد قابل اشتعال سوخت، هوای مورد نیاز برای احتراق باید در زمان مناسب به سیستم وارد شود. گازهای حاصله نیز باید در دمای اشتعال و یا دمایی بالاتر باقی بمانند تا زمانی که پروسه احتراق کامل شود. حداکثر دمای گاز حاصل می شود. اختلاط گازها و سرعت انبساط آنها جهت احتراق کامل سوخت بسیار موثر است.

ب- راندمان انتقال حرارت

راندمان انتقال حرارت نشانگر کارآمد بودن مبدل حرارتی بویلر می باشد که توانایی مبدل بویلر جهت انتقال حرارت منحصرا کارآمد بودن مبدل حرارتی بویلر را ارزیابی می نماید، تلفات حرارتی تابشی و کنوکسیونی ناشی از بدنه بویلر و متعلقات مربوطه را در نظر نمی گیرد، از این رو شاخص صحیحی از راندمان واقعی بویلر نبوده و نمی تواند در ارزیابی های اقتصادی مورد استناد قرار گیرد.

خاطر نشان می سازد جهت دستیابی به راندمان بالا، باید انتقال حرارت از شعله مشعل و گازهای حاصل از احتراق تا حد امکان به حداکثر برسد. در صورتی که دوده بر سطوح حرارتی بویلر بنشیند و یا رسوب املاح و میکروارگانیزم ها در آب بویلر ایجاد گردد، پروسه انتقال حرارت و بالطبع راندمان بویلر کاهش می یابد.

ادامه مطلب در بخش دوم

 

! کپی ممنوع * استفاده از مطالب این سایت فقط با ذکر نام منبع بلامانع می باشد * کپی ممنوع !

 

انواع دیگ های(بویلرهای) بخار مشهد بویلر انواع دیگهای(بویلرهای)روغن داغ مشهد بویلر انواع دیگ های(بویلرهای) آبگرم(آبداغ)-دیگ فولادی مشهد بویلر بخارشوی-کارواش-تجهیزات موتورخانه-روغن حرارتی-هیتر هوای گرم فیلترشنی-مبدل حرارتی-سختی گیر-موگیر و صافی-منبع کوئل دار مقاللات تخصصی بویلر(دیگ بخار)-نرم افزارهای تخصصی-استانداردهای فنی