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

m1-2.Mboiler.com

تاسیسات

ج- راندمان حرارتی و واقعی بویلر

راندمان سوخت به بخار به بخار یا آب ، شاخص اندازه گیری همه جانبه راندمان حرارتی واقعی بویلر بوده که کار آمد بودن مبدل حرارتی بویلر را با احتساب کلیه تلفات حرارتی بویلر در نظر می گیرد.لذا این راندمان باید در ارزیابی اقتصادی بویلر مورد محاسبه قرار گیرد.

طبق دستور العمل ASME Power Test Code PTC.4.1 راندمان حرارتی واقعی بویلر توسط یکی از دو روش زیر قابل محاسبه است :

۱-روش انرژی ورودی به خروجی : بر مبنای نسبت انرژی خروجی به انرژی ورودی قابل محاسبه است.

۲-روش تلفات حرارتی : بر پایه احتساب کلیه تلفات حرارتی بویلر بنا شده است و با احتساب تفاضل مقادیر تلفات دودک و تابشی و کنوکسیونی از میزان ۱۰۰% حاصل می شود.

پارامترهای موثر در راندمان بویلر

پارامترهای کلیدی که در راندمان بویلر موثر می بند، به قرار زیرند :

  1. دمای گاز خروجی
  2. تعداد چرخش دود در بویلر
  3. سطح حرارتی
  4. هوای اضافی
  5. تلفات تابشی وکنوکسیونی
  6. ترکیبات سوخت
  7. دمای محیط
  8. مطابق مشعل با بویلر

۱- دمای گاز خروجی

دمای گاز خروجی همان دمای گازهای حاصل از احتراق است که از دودکش بویلر خارج می شوند. دمای گاز های خروجی مورد استفاده در محاسبات راندمان بویلر باید واقعی بوده و از صحت کافی برخوردار باشد به نحوی که انعکاس دهنده مصرف واقعی سوخت بویلر باشد.

طبق مشاهدات عینی، برخی از سازندگان دمای گازهای خروجی را کمتر از میزان واقعی در نظر می گیرند که این امر باعث افزایش کاذب راندمان بویلر می شود.لذا توصیه می گردد که گارانتی بویلر بر اساس دمای واقعی گازهای خروجی عرضه گردد.

لازم به توضیح است که شرایط اقلیمی محل پروژه بر دمای گازهای خروجی تاثیر گذار است و باید مد نظر قرار گیرد. باید توجه داشت در صورتی که دمای گازهای خروجی از دودکش، از حد مطلوبی پایین تر بیاید مشکلات کندانس پدید می آید .وجود بخار آب حاصل از احتراق هیدروژن منجر نشست بخار آب در بدنه دودکش بر می گردد.

در مورد سوخت های حاوی گوگرد نیز در اثر ترکیب گاز تری اکسید گوگرد با بخار آب، اسیدسولفوریک تشکیل می شود. جهت کاهش مشکلات ناشی از پدیده خوردگی که در اثر حضور تری اکسید گوگرد ایجاد می شود، مبانی طراحی باید بر اساس دمای ۲۵۰-۲۷۰ درجه سانتی گراد گازهای خروجی در نظر گرفته شود. در دماهای مذکور، محصولات احتراق در برگیرنده مقادیر قابل توجهی از حرارت محسوس همراه با گرمای نهان در بخار آب متراکم نشده می باشند.

۲- تعداد چرخش دود در بویلر

تعداد پاس هایی که گازهای داغ حاصل از احتراق قبل از خروج از بویلر طی می کنند یکی از عوامل تعیین کننده جهت مقایسه بویلرها می باشد.

بعنوان مثال یک بویلر سه پاس، سه فرصت جهت تبادل حرارتی بین گازهای داغ وآب درون بویلر را فراهم می سازد؛ در نتیجه با توجه به اینکه دمای گاز قبل از خروج از بویلر کاهش یافته و حداکثر انرژی گرمایی جهت تبادل مورد استفاده واقع شده است، بعلت ساختار فیزیکی مبدل حرارتی، راندمان بالاتر وهزینه مصرف سوخت پایین تری را در مقایسه با بویلر دو پاس دارد.

طراحی بویلرهای سه پاس به گونه ای در نظر گرفته شده است که به محض سرد شدن گازهای خروجی، سرعت گازها به حداکثر رسیده که این امر باعث تسهیل در خروج گاز سرد ومتعاقبا افزایش راندمان می گردد.در طراحی بویلرها به گونه ای است که سطح مقطع مطلوب در مسیر هر پاس جهت سرعت مناسب گاز خروجی وانتقال حرارت مهیا شده است.

۳-سطح حرارتی

سطح حرارتی بویلر یکی از شاخصهای مهم جهت مقایسه پیشنهادات سازندگان می باشد. بطور کلی سطح حرارتی نشانگر این امر است که بویلر در چه شرایط سختی کار می کند.

بویلرهایی که سطح حرارتی بالایی دارند دارای تنش حرارتی کمتری بوده که منجر به راندمان بیشتر ، استهلاک کمتر وعمر مفید بیشتر خواهد شد.

براساس بررسی های بعمل آمده برای یک ظرفیت مشخص شده، سطح حرارتی متفاوتی از سوی سازندگان ارائه گریده است که این اختلاف بعضا تا حدود ۵۰% متغیر بوده است . برابر تحقیقات بعمل آمده ، سطح حرارتی بویلرها را جهت دستیابی به حداکثر راندمان برابر ۵ فوت مربع به ازای هر اسب بخار بویلر ، مبنای طراحی پایه قرار می دهد.

۴-هوای اضافی

مقادیر اکسیژن مورد نیاز جهت انجام واکنش های احتراق، طبق محاسبات در جدول ۱ ارائه شده برای شرایط ایده آل یعنی شرایط استوکیومتریک (Stojchiometric) می باشند.

m1-2.Mboiler.com

در عمل، احتراق کامل طبق شرایط ایده آل امکانپذیر نیست و به منظور احتراق کامل هوای بیشتری نسبت به مقادیر تئوری مورد نیاز است. این شرایط ناشی از عدم اختلاط کامل هوا با کل اجزاء مورد احتراق می باشد.بنابراین هوای اضافی میزان هوایی است که علاوه بر این امر بدان معنا نیست که هوای اضافی بیش از میزان مورد نیاز تامین گردد، چرا که وجود هوای اضافی برای پروسه احتراق یکی از زمینه های اتلاف انرژی در صنایع را فراهم می آورد.

از اینرو میزان هوای اضافی مورد نیاز باید تحت کنترل قرار گرفته وطراحی بویلر به گونه ای انجام شود که احتراق در حداقل هوای اضافی صورت گیرد.تغییرات دما وفشار هوا می تواند باعث نوسانات در میزان هوای اضافی مورد نیاز بویلر شود.

احتراق در مقادیر پایین هوای اضافی منجر به افزایش مونوکسید کربن و تولید دوده در بویلر و نهایتا کاهش راندمان بویلر می شود. با توجه به مطالب ذکر شده، ضرور ی است که مقدار هوای مورد نیاز جهت طراحی برآورد گردد.

بمنظور سهولت در تعیین مقدار هوای مورد نیاز نمودارهایی برای سوخت مایع و گاز طبیعی تهیه شده است (شکل های ۱ و ۲) .

m1-3.Mboiler.com

m1-4.Mboiler.com

لازم به توضیح است که حجم های ارائه شده برای شرایط استاندارد در دمای ۱۵۰ c و فشار ۱atm می باشند.

در صورت استفاده از دماهای بغیر از ۱۵۰ c از فرمول زیر استفاده می شود :

Vg=V(Ta+273)/288

Vg =m3……….حجم هوا در دمای مورد نیاز

Ta=0 C………..دمای واقعی هوای محیط

V= m3……….حجم بدست آمده از نمودار

۵-تلفات تابشی وکنوکسیونی

انرژی حرارتی بصورت تابشی و کنوکسیونی از بدنه و اجزاء بویلر هدر می رود.

تلفات حرارتی تابشی تابعی از دمای سطوح و فاصله تجهیزات تاسطوح سرد و تلفات حرارتی کنوکسیونی تابعی از دما و سرعت هوای محیط است.

میزان تلفات مذکور تابعی از ابعاد بویلر و دما وفشار کاری بویلر می باشد که بر روی راندمان بویلر تاثیر گذار است.با در نظر گرفتن حداقل دمای بدنه بویلر و ضخامت و دانسیته مناسب عایق ، تلفات حرارتی را به حداقل رسانده است که باعث افزایش راندمان واقعی بویلر گردیده است.

۶- ترکیبات سوخت

ترکیبات شیمیایی سوخت تاثیر به سزایی بر روی راندمان بویلر دارد.بنابراین به منظور دستیابی به محاسبات واقعی راندمان، صحت مقادیر ترکیبات سوخت مورد استفاده باید بررسی گردد، چرا که در نظر گرفتن سوختنی با مشخصات ایده آل راندمان را به طور غیر واقعی افزایش می دهد.

۷-دمای محیط

دمای محیط اثرات قابل توجهی بر روی کارایی بویلر دارد .هنگام بررسی محاسبات راندمان شرایط دمایی محیط باید مد نظر قرار گیرد. از اینرو به منظور دستیابی به راندمان بالاتر ، توصیه می شود که هوای محیط اطراف بویلر گرم باشد.

۸- تطابق مشعل با بویلر

نحوه عملکرد بویلر بر مبنای قابلیت و توانایی مشعل وبویلر وکنترل کارکرد هماهنگ آنهاست.مشعلی که تطابق لازم با بویلر را نداشته باشد، راندمان پائین تری داشته و هزینه های مصرف انرژی و تعمیر و نگهداری بیشتری را به دنبال خواهد داشت.

محاسبات راندمان بويلر و دیگ – بخش اول

! 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