روش های پیشگیری از رسوب دیگ بخار و بویلرها (قسمت سوم)

فصل سوم : تشریح اجزای دیگ های بخار

۳-۱- مدارهای عملکرد دیگ های بخار :

یک دیگ بخار دارای چهار مدار زیر است :

  1. مدار آب
  2. مدار بخار
  3. مدار سوخت و تجهیزات احتراق
  4. مدار هوا و گازهای حاصل از احتراق

که در هر مدار مذکور دستگاه ها و سیستم های متعددی فعالیت می کنند تا ایجاد بخار داغ و کنترل آن برای بارگیری توسط توربین با اطمینان کافی صورت گیرد .

۳-۱-۱- مدار آب و بخار و اجزای آن :

آب در دیگ به وسیله پمپ های تغذیه دیگ از طریق شیرهای یکطرفه به درون دیگ رانده می شود . شیر یکطرفه مانع پس زدن آب گرم از دیگ می گردد . شیر مورد نظر و دیگر انواع آن را می توان در کتاب های مربوط به شیرها و لوله کشی جستجو کرد . آب در سیستم تغذیه ، بعد از شیرهای یکطرفه به اکونومایزر وارد می شود . در آنجا از گازهای خروجی دیگ مقداری حرارت کسب می کند و سپس وارد درام دیگ می گردد . شکل های زیر یک نوع درام نیروگاه ۴۰۰MW را نشان می دهد . درام به مثابه مخزنی است برای انواع دیواره های لوله ای دیگ ،که به عنوان اتاقک جداسازی آب ازبخار نیز ، قبل از آنکه بخار به سوپرهیتر ( Super Heater) برود ، عمل می کند . آب از طریق لوله های پایین رونده از درام دیگ بخار ، به نام مقسم ( Header ) واقع در پایین دیگ بخار می رود . دیواره بویلر متشکل از یک ردیف لوله های نزدیک به هم است که حول اتاق احتراق (کوره ) و دیگر قطعات دیگ قرار گرفته اند تا از حرارت تابشی کوره جلوگیری شود .

دیواره های لوله ای کوره دیگ ، که در معرض آتش ناشی از احتراق سوخت هستند ، به عنوان نواحی عمده بخارسازی به حساب می آیند . به این ترتیب ملاحظه می شود که لفظ دیواره آبی ، به هر حال اسم بی مسمایی است . لوله های دیواره کوره در اصل حاوی مخلوط آب و بخار ( دو فازه ) هستند . وزن مخصوص مخلوط مورد نظر کمتر از وزن مخصوص محتوای لوله های پایین آورنده است ، از این رو مخلوط دو فازه با سرعت به درام وارد می شود تا آب جای آنها را در پایین ترین قسمت دیواره های آبی بگیرد . مخلوط آب و
بخار که وارد درام می شود ، به وسیله سیکلون ها حرکت چرخشی می کند و بخار از آب جدا می گردد . بخار جدا شده پس از عبور از ردیف های خشک کن ها ، قطرات آب خود را پس داده و بصورت اشباع وارد مقسم ورودی سوپر هیتر اولیه ( دما پایین ) می گردد .

در دوره راه اندازی ، قبل از ورود آب تغذیه به دیگ بخار ، امکان راکد ماندن آب در اکونومایزر و داغ شدن بیش از حد آن وجود دارد . برای احتراز از این حالت از درام دیگ تا ورودی اکونومایزر ، از یک ارتباط لوله ای برای به جریان انداختن مجدد آب استفاده می شود . ارتباط لوله ای مذکور از یک لوله پایین رونده و یک شیر جداساز تشکیل می گردد . در برخی از دیگ های بخار ، یک پمپ جریان نیز به کار می رود تا همواره صرف نظر از وزن مخصوص سیال های موجود در اکونومایزر ، از جریان آب نیز اطمینان حاصل شود .

بخار خشک اشباع خارج شده از درام ، به اولین طبقه از سوپرهیترها که سوپرهیتردما پایین نام دارد ، وارد می شود . این نوع سوپرهیترها اغلب از نوع تابشی است و به طور مستقیم شعله ناشی از احتراق را می بینند . البته در بعضی از طرح های دیگر از نوع تابشی نبوده و در معرض گازهای حاصل از احتراق نصب می شوند . دمای بخار در طبقات مختلف سوپرهیترها تا دمای معینی ، که غالباً در واحدهای بخارساز ۵۳۸˚c است ، بصورت کنترل شده افزایش می یابد .

غالباً بعد از سوپرهیتر دما پایین ، به ترتیب سوپرهیترهای دما متوسط و دما بالا قرار می گیرند . کنترل دما همیشه در خروجی سوپرهیتر دما متوسط و ورودی سوپرهیتر دما بالا در دستگاهی به نام دی سوپرهیتر عملی می شود . در ورودی و خروجی هر سوپرهیتر ، مقسم هایی وجود دارد . مقسم ها برای ایجاد تعادل گرمایی و همچنین تقسیم اصولی دبی سیال به لوله ها ، طراحی و نصب می شوند .

بخار داغ ایجاد شده ، بعد از خروج از مقسم سوپرهیتر دما بالا ، به طرف توربین فشار قوی حرکت می کند و در آن منبسط می شود . بخار انبساط یافته با افت فشار بالا و دمای زیاد مواجه می شود . که غالباً آن را به دیگ بر می گردانند و در مبدلی به نام باز گرمکن ( Reheater ) دمای آن را بالا می برند .

تحول ترمو دینامیکی فوق در فشار ثابت صورت می گیرد و دمای بخار دوباره تا دمای بخار اصلی بالا می رود . باز گرمکن ها هم ممکن است چند طبقه باشند که به نام های باز گرمکن دما پایین و دما بالا مشهور هستند . یاد آوری می شود که هنگام روشن کردن دیگ بخار ، جریان گازی از روی باز گرمکن بای پس می شود تا از سوختن باز گرمکن قبل از برقراری امکان تغذیه آن با بخار جلوگیری شود .

در ادامه به تشریح تک تک قسمت های دیگ بخار می پردازیم .

۳-۱-۱-۱- کوره (Furnace) :

کوره یک محفظه عایق است که در آن گرمای حاصل از احتراق سوخت مصرفی ازیک منبع دما بالا به یک منبع دماپایین منتقل می شود.

وظیفه اصلی کوره ، تامین و انتقال حرارت معینی به سیال فرآیند تحت درجه حرارت های بالا می باشد . انتقال حرارت در کوره می تواند در اثر تشعشع و جابجایی صورت گیرد .

بدنه کوره ها از دیواره آب ( Water Wall ) تشکیل شده است که تا نقطه اتصال به درام امتداد یافته است . دیواره آب از تعدادی لوله که محفظه احتراق را احاطه نموده اند ، تشکیل شده است . این لوله ها تقریباً نیمی از حرارت آزاد شده توسط احتراق سوخت را جذب می نمایند. در این بخش سهم اصلی انتقال حرارت را مکانیزم تشعشع به عهده دارد .

آب ورودی به لوله ها ابتدا به تا دمای اشباع مربوط به فشار نقطه مورد نظر گرم می شود و سپس با ادامه حرکت در لوله ها تبخیر صورت گرفته و یک مخلوط مرطوب حاصل می شود . با حرکت جریان به سمت بالا به دلیل افت های اصطکاکی و وزن کمتر ستون آب رده بالای هر نقطه مشخص ، فشار کاهش می یابد . در نهایت مخلوط حاصل به درام تخلیه می گردد.

۳-۱-۱-۲- لوله اصلی تغذیه آب بویلر( Feed Water Pipe ) :

این لوله وظیفه انتقال آب بویلر را به درام بخار( مخزن بخار ) بر عهده دارد و طراحی آن متناسب با ظرفیت بویلر و در شرایط حد اقل سرعت ۱m/s و درجه حرارت طراحی برای مواد متناسب با دمای اشباع در فشار طراحی صورت می گیرد.

۳-۱-۱-۳- پمپ تغذیه آب بویلر( Feed Water Pump ) :

افزایش فشار هیدرواستاتیکی آب توسط پمپ ها صورت می گیرد و در طراحی آن ضریب ۱۰٪ اضافی را در نظر می گیرند . به دلیل عملکرد مداوم بویلرها و به لحاظ شرایط و ملاحظات دینامیکی ، معمولاً دو پمپ پیش بینی می شود و همیشه یکی در حالت رزرو ( Researve ) می باشد . فشار خروجی پمپ برابر با فشار طراحی بویلر ( فشار داخل درام بخار) به علاوه مجموع افت فشار جریان آب در لوله تغذیه آب بویلر و لوله های اکونومایزر است .

۳-۱-۱-۴- ری هیترها ( ReHeaters ):

ری هیتر قسمتی از دیگ بخار است که بخار در قسمت فشار بالای توربین ، یا توربین فشار قوی ، پس از اینکه قسمتی از حرارت خود را هنگام انبساط از دست می دهد ، به این قسمت هدایت می شود.

در دیگ های بخار، ری هیترها چون بعد ازسوپرهیترها ودر معرض دود نصب شده اند ، با استفاده از حرارت گازهای احتراق ، درجه حرارت بخار را بالا می برند و معمولاً دمای بخار را به دمای اولیه آن می رسانند.

ترتیب قرار گرفتن و ساختمان یک ری هیتر مانند سوپرهیتر است . در دیگ های بخار جدید و مدرن ، قسمت های ری هیتر بطور مساوی با قسمت های سوپرهیتر مخلوط است و یا اینکه ممکن است به طور جداگانه، سوپرهیتر ثانویه در مقابل مشعل کوره و ری هیتر در مقابل دیگری باشد . دمای بخار در ری هیترها، به وسیله ری سوپرهیتر ری هیترها کنترل می شود.

۳-۱-۱-۵- اکونومایزر ( Economizer ):

پس از اینکه گازهای کوره قسمتی از حرارت خود را به لوله های آب یا دیواره های آبی و سوپرهیتر و ری هیترها می دهند ، هنوز مقدار قابل توجهی انرژی حرارتی دارند . اگر این انرژی به همراه گازهای حاصل از احتراق از دودکش تخلیه شود ، از نظر اقتصادی و از نظر راندمان دیگ بخار ، مقرون به صرفه نخواهد بود . به همین جهت از طریق یک اکونومایزر ، از حرارت باقیمانده استفاده می کنند . چون برای صرفه جویی در مصرف ، سوخت این قسمت را به دیگ های بخار اضافه کرده اند ، آن را صرفه جویی کننده یا اکونومایزر لقب داده اند .

اکونومایزر را می توان به عنوان یک هیتر آب تغذیه محاسبه کرد ، زیرا آخرین هیتر آب تغذیه قبل از ورود آن به دیگ بخار است .

اکونومایزر تعدادی لوله های سری دارد که در آخرین مرحله در مسیر گازهای حاصل از احتراق قرار می گیرد و آب تغذیه را گرم می کند . لوله ها به طور جداگانه یا بصورت حجمی قرار گرفته اند و به وسیله یک سری لوله های خمیده کوچک یا زانویی به یکدیگر وصل می شوند . عمده این اتصالات جوشکاری شده است . لوله های خمیده را ، در اصطلاح ، خم های اکونومایزر می گویند . آب در ابتدا به قسمت تحتانی یا سرد وارد می شود و از لوله ها گذشته به قسمت بالایی که گرم ترین قسمت است ، می رسد و آنگاه وارد هدر خروجی آن می شود ، سپس به درام می ریزد .

لازم به ذکر است که لوله های اکونومایزر در قسمت بیرونی یا محیطی دارای فین یا پره هستند ، تا با افزایش سطح تبادل حرارتی مقدار حرارت جذب شده زیاد باشد .

گاهی اوقات اکونومایزر به دو قسمت بخار کننده و گرم کننده تقسیم می شود . در این صورت ، آب تغذیه ابتدا وارد قسمت گرم کننده می گردد که درجه حرارتش پایین است و بعد از افزایش دما ، به قسمت بخار کننده وارد می شود . از این روش در دیگ های بخار مدرن و جدید استفاده نمی شود . دیگ های جدید فقط شامل یک اکونومایزر است .

۳-۱-۱-۶- پیش گرمکن دوار یا یانگستروم ( Jangesterome ) :

این نوع گرمکن معمولاً بعد از اکونومایزر ، در مسیر گازهای حاصل از احتراق بطرف دودکش قرار می گیرد تا قسمتی از حرارت باقیمانده از گازهای احتراق را جذب و به هوا منتقل کند .

حرارت گازها در قسمتی از این نوع پیش گرمکن برای مدتی ذخیره می شود و سپس به هوای تغذیه دیگ بخار که از سوی فن های دمنده هوا ارسال شده است ، منتقل می گردد . درواقع در این نوع گرمکن ، سطوح انتقال گرما از نوع فلزی به ترتیب در معرض عبور هوا و یا گازهای گرم ، قرار می گیرند . این نوع گرمکن به نوع بازیافتنی نیزمشهور است .

برای دوران قسمت چرخنده گرمکن از یک موتور استفاده می شود و حرکت محرک به وسیله چرخدنده های مناسبی به درام گردنده گرمکن منتقل می شود . سرعت دورانی درام یک یا دو دو دور در دقیقه است .

درام شامل عناصرموجی شکل است که مابین صفحات شعاعی قرار می گیرند . این صفحات شعاعی ، درام را به قسمت های مجزا تقسیم می کنند .

گازها از میان عناصر یکطرف درام و هوا از میان عناصرطرف دیگر عبور می کنند . از این رو ، عناصر گردنده هنگامی که در معرض جریان گازها هستند ، حرارت را در خود ذخیره می کنند و موقعی که در مسیر جریان هوا قرار می گیرند ، حرارت ذخیره شده را به هوا منتقل می سازند واین عمل به طور مداوم ادامه می یابد .

آب بندی های شعاعی جهت جلوگیری از نشت به صفحات جداکننده اضافه می گردند و آب بندی های محوری و محیطی برای جدا کردن طرف گاز از طرف هوا به کار برده می شوند . در یک نیروگاه بخاری با خروجی تقریبی ۳۰۰MW ، دمای گازهای ورودی به ایننوع پیش گرمکن ، حدود ۴۰۰˚C است .

در یانگستروم چون فشار هوا از فشار گازها بیشتر است و امکان مخلوط شدن هوا وگاز وجود دارد ، ازچند نوع سیل آب بندی استفاده می شود . این نوع سیل ها از ورقه های نازک فلزی هستند که در موقع تماس باید امکان خم شدن نداشته باشند تا به بدنه آسیب وارد نشود .

چون انبساط یانگستروم به طرف بالا است ، و از طرفی ، روتور و گرمکن از پایین به وسیله یاتاقان ها محکم شده اند ، برای سیل پایینی محیطی ، در مواقع انبساط مشکلی پیش نخواهد آمد . اما سیل های محیطی بالایی ، عمدتاً برای تحمل دماهای بالا طراحی و ساخته می شوند .

غالباً پیش گرمکن های دوار مجهز به دوده پاک کن و مسیر آتش نشانی و شستشو با آب و همچنین مسیرهای روغن برای یاتاقان های نگهدارنده و هدایت کننده هستند . پیش گرمکن های دوار دارای دمپرهای ورودی و خروجی برای گازهای حاصل از احتراق و هوا هستند که در مواقع بهره برداری ، این دمپرها باز می شوند و در صورت تریپ هر دو موتور AC و DC ، بطور اتوماتیک بسته می شوند .

مزیت این نوع گرمکن بر انواع دیگر این است که ساختمان آن حجم کمتری داشته و جای کمتری را می گیرد . از طرف دیگر باعث بازیافت انرژی در کل چرخه نیروگاه می گردد . اما عیب آن این است که آب بندی کردن آن مشکل است .

یکی از مسائل مهم در بهره برداری از این نوع گرمکن این است که چون دود ناشی از احتراق غالباً دارای گازهای اسیدی است ، نباید دود در یانگستروم به نقطه شبنم برسد ، زیرا در این صورت ، اسید تولید شده باعث خوردگی شیمیایی قطعات یانگستروم می شود . برای جلوگیری از بروز این اتفاق ، مقداری از هوای گرم شده را از گرمکن عبور می دهند و یا اینکه اجازه می دهند قسمتی از هوای سرد ، بدون اینکه از گرمکن بگذرد ، از بای پس عبور کند . حتی اگر لازم باشد تمام هوا را بای پس می کنند

۳-۱-۱-۷- دی سوپرهیترها ( DeSuperHeaters ) :

سوپرهیترها را برای درجه حرارت های بالاتر از درجه حرارت مورد نیاز و برای تمامی شرایط بار توربین می سازند . در مواقع پایین آمدن بار توربین و پایین آوردن درجه حرارت بخار سوپرهیتر ، از دی سوپرهیتر استفاده می کنندو غالباً آن را بین دوسوپرهیتر سری شده قرار می دهند .

دی سوپرهیترها خود دونوع هستند :

نوع اول مبدل حرارتی پوسته و لوله ای که بخارداغ دمای اضافی خود را به آب تغذیه دیگ بخار می دهد . این نوع با وجود دارا بودن مزیت بازیافت انرژی ، با بالا رفتن تناژ تولید بخار ، عملاً نمی تواند پاسخگو باشد .

نوع دیگراز دی سوپرهیترها که غالباً در نیروگاه های بزرگ از آنها استفاده می کنند ، نوع پاششی است که به آن ، تماسی نیز می گویند . در این نوع ، آب تغذیه به طور مستقیم به داخل بخار داغ پاشیده می شود و برودت لازم را به بخار داغ می دهد . مقدار آب پاشیده شده بر حسب درجه حرارت لازم تنظیم می شود . این نوع دی سوپرهیتر در شکل شماره دیده می شود . لازم به یادآوری است که در مسیر ری هیتر نیز از این لوازم استفاده می کنند تا در صورت افزایش دمای بخار هنگام ری هیت ، آن را کاهش دهد .

۳-۱-۱-۸- شیرهای اطمینان ( Check Valves ) :

شیرهای اطمینان برای حفاظت و ایمنی دستگاه ها روی تمام دیگ های بخار نصب می شوند . یک شیر اطمینان خوب دارای مشخصات زیر است :

۱) هنگام افزایش بیش از حد فشار ، باز شده و برای پایین آوردن فشار ، به مقدار کافی آب یا بخار را خارج می کند تا فشار اضافی از بین برود .

۲) هنگامی که تحت فشار معینی کار می کند ، کاملاً بسته و آب بندی شده است .

شیرهای اطمینان روی درام دیگ بخار ، هدرهای خروجی سوپرهیترها و ری هیترها نصب می شوند و تعداد آنها بستگی به اندازه و طرح دیگ بخار دارد . شیر اطمینان سوپرهیتر ، قبل از سوپاپ های اصلی و یکطرفه دیگ بخار قرار گرفته اند و طوری تنظیم شده اند که در فشار کمتری نسبت به شیرهای اطمینان درام ، عمل تخلیه بخار را انجام دهند . منظور این است که جریان بخار در سوپرهیتر قبل از تخلیه از طریق سوپاپ های درام کم باشد تا باعث گرم شدن زیاد سوپرهیتر نشود . در شکل ۳-۶ یک نوع شیر اطمینان نشان داده شده است .

شکل ۳-۶ : یک نوع شیر اطمینان بازارفنری

۳-۱-۲- مدار سوخت و هوا و اجزای آن :

هوای لازم جهت احتراق یا به وسیله فن های دمنده هوا و یا از داخل اتاق دیگ که بویلر در آنجا نصب شده است و یا از بیرون و از محوطه نیروگاه تهیه می شود . در حالت اول حداکثر استفاده از حرارت هدر رفته از تشعشع وسته دیگ انجام خواهد شد . در صورت استفاده از هوای اتمسفر ، یک پیش گرمکن اولیه برای هوا اجباری خواهد بود که غالباً از نوع مدل های بخاری است . پیش گرمکن ثانویه همیشه یانگستروم می باشد که همانطور که پیشتر شرح داده شد ، مبدلی است دوار که جهت بازیابی گازهای احتراق مورد استفاده قرار می گیرد . یعنی هوای مصرفی برای احتراق توسط دمای گازهای حاصل از احتراق داغ شده و به سر مشعل ها خواهد رفت .

گازهای حاصل از احتراق در محل گذر خود ، از پاساژهای سوپرهیترها ، ری هیترها ، اکونومایزر و یانگستروم عبور کرده و دما را با آنها مبادله می کند . خروج گازهای حاصل از احتراق ، از کوره به طرف دودکش ، به سه طریق ممکن می شود :

۱) خروج گازها یا تخلیه آنها تحت فشار انجام می گیرد که بستگی به فن دمنده هوا و فشار کوره دیگ بخار دارد .

۲) خروج گازها به وسیله فن مکنده دود (I.D. Fan ) ، که غالباً در کوره های با فشار کمتر از فشار جو عملی می شود .

۳) خروج بالانس شده ، که تابعی از فن دمنده هوا و فن مکنده دود خواهد بود .

لازم به ذکر است که ارتفاع دود خارج شده از سر دودکش ، در طرح تخلیه دود اهمیت زیادی دارد . هر قدر ارتفاع آن بیشتر باشد ، آلودگی ناشی از احتراق در دیگ بخار ، در مسیرهای دورتر به وقوع خواهد پیوست .

.در قسمت های بعدی راجع به مسائل تکنیکی هوا ، سوخت و احتراق آنها بحث خواهد شد .

۳-۱-۲-۱- تعریف سوخت و انواع آن :

اجسامی که پس ازترکیب بااکسیژن هوا بسوزند و تولید حرارت نمایند، سوخت نام دارند .

سوخت های فسیلی عمدتاً شامل عناصر شیمیایی کربن و هیدروژن بوده و از ترکیب آنها با اکسیژن تولید حرارت می شود . از این حرارت مستقیماً برای تولید بخار یا نیرو در نیروگاه های بخاری و گازی و دیزلی استفاده می شود .

سوخت های فسیلی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند : گازی شکل ، مایع و جامد .

سوخت های مایع و گازی شکل به طور عمده ریشه نفتی دارند و سوخت های جامد شامل انواع ذغال سنگ ها ، چوب و … هستند .

در نیروگاه های بخاری ایران ، بیشتر از سوخت های مایع یا گازی شکل استفاده می شود .

بسته به محل نصب نیروگاه و مسائل اقتصادی ، نیروگاه ها ، برای یک یا چند سوخت خاص طراحی می شوند .

۳-۱-۲-۲- ارزش حرارتی ( Heating Value ) :

ارزش حرارتی یک سوخت عبارتست از مقدار حرارتی که مخلوط سوخت و هوا پس از احتراق کامل و رسیدن به دمای محیط آزاد می کند و واحد آن مقدار حرارت آزاد شده در واحد جرم سوخت است .ارزش حرارتی معیار میزان حرارت دهی یک سوخت است .

برای تعیین ارزش حرارتی سوخت در آزمایشگاه ها ، از پمپ های کالری متر استفاده می کنند .

ارزش حرارتی سوخت های فسیلی با افزایش نسبت کربن به هیدروژن ،( C/H ) ،کم می شود ، زیرا از اتم های هیدروژن کم شده و بر اتم های کربن افزوده می شود . می دانیم که ارزش حرارتی کربن کمتر از هیدروژن است .

۳-۱-۲-۳- احتراق و تعریف آن :

احتراق تحولی شیمیایی است و اکسیداسیون سریع سوخت ها را احتراق می گویند . محصولات قابل احتراق گازی شکل در حین تحول ، بر اثر آزاد کردن انرژی شیمیایی زیاد ، نورانی می شوند که نور حاصل را شعله می نامیم .

در تحول احتراق ، از آنجایی که گاز ( مخلوط سوخت و هوا ) در بدو ورود به کوره نورانی نمی شود ، بنابراین منطقه احتراق شامل دو قسمت زیر است :

  1. قسمت روشن و پرنور( Luminieus Zone )
  2. قسمت فعل و انفعال ( Reaction Zone )

اشتعال در اکثر نواحی فعل و انفعال بوقوع می پیوندد ، در حالی که سوختن کامل و صدور شعله حد اکثر در منطقه لومینانس ( پرنور ) واقع می شود .

کم کردن منطقه فعل و انفعال و آزاد شدن سریع انرژی محبوس شیمیایی سوخت ، از کارهای تکنیکی در ساختن مشعل های نیروگاهی است . بدین معنی که در نیروگاه ها سعی می شود قطره های سوخت پس از ورود به کوره ، سریع تر به منطقه لومینانس برسد و انرژی خود را آزاد کند .

۳-۱-۲-۴- محصولات احتراق :

محصولات احتراق عبارتست از مجموعه گازهای خشک ( Co ،Co2 ،So2 و … ) و گازهای تر ( بخار آب ناشی از احتراق H2 و رطوبت اولیه سوخت ) و مواد معلق جامد موجود در سوخت قبل از احتراق ،

نظیر خاکستر( Ash ) و اجسام جامدی که در موقع احتراق از اثر شیمیایی ترکیبات مختلف پدید آمده باشند .( مثل : So4Na2 ،FeO و…)

۳-۱-۲-۵- راندمان احتراق :

در صورتی که مخلوط هوا و سوخت بتواند یک شعله پایدار ایجاد کند ، بسته به درجه حرارت محیط ، جنس آن و حرکت سیال در اتاق احتراق ، قسمتی از سوخت یا تمام آن با هوا ترکیب شده و تولید حرارت خواهد کرد . اما اگر سوخت به طور کامل بسوزد ، عناصر موجود در سوخت کاملاً اکسید شده و تمام انرژی شیمیایی موجود در آن آزاد خواهد شد . در نهایت عناصر موجود در سوخت بصورت ذرات کربن ، CO ، CO2 و هیدروکربورهای نیم سوخته باقی می ماند .

هرچه میزان این ترکیبات درمحصولات احتراق بیشتر باشد ، راندمان احتراق کاهش می یابد .

بطور کلی بنا به تعریف داریم :

انرژی حرارتی آزاد شده بوسیله عمل احتراق = راندمان احتراق – ارزش حرارتی بالای سوخت

۳-۲- مشعل ها و انواع آنها ( Burners ) :

مشعل ها عناصری هستند جهت اختلاط صحیح سوخت با هوا ، به منظور تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی ، توسط واکنشی به نام احتراق . برای تامین بهینه این منظور مشعل ها باید بتوانند :

  1. سوخت را در حد انتظار اتمیزه کنند .
  2. سوخت و هوا را در مدت زمان کوتاهی با هم بیامیزند .
  3. تولید کربن نسوخته را به حد اقل برسانند .
  4. هم چنین باید سرویس و نگهداری مشعل ها آسان باشد .

مشعل ها را از نظر نوع سوخت به تیپ های مشعل های گازسوز ، مایع سوز و جامد سوز تقسیم می کنند . اما در اینجا مشعل ها را از نظر نحوه کار تقسیم بندی می کنیم :

۳-۲-۱- مشعل های تبخیری ( Vapourizing Burners ) :

در این گونه مشعل ها سوخت در منطقه ای تبخیر شده ، سپس با هوای لازم برای احتراق می آمیزد و بعد محترق می شود . مشعل های بخاری های خانگی ، والورها ، چراغ های فتیله ای نفتی ، همه از این نوعند .

۳-۲-۲- مشعل های پودرکننده ( Atomizing Burners ) :

در این نوع مشعل ها ، سوخت پس از اتمیزه شدن ( پودر شدن ) با هوا در آمیخته و وارد کوره می شود .

۳-۲-۳- مشعل های گریز از مرکز ( Rotating Cup Burners ) :

در این گونه از مشعل ها که به مشعل های دورانی نیز شهرت دارند ، بر اثر دوران محفظه چرخشی ، سوخت وارد محفظه نیمه مخروطی اتمیزاسیون شده و بر اثر نیروی گریز از مرکز ، پودر می شود .

زاویه محفظه اتمیزاسیون و همچنین سرعت زاویه ای دوران نقش های اساسی در اتمیزاسیون دارند . شیب شعله بستگی به شیب مخروط و همچنین وضعیت نازل دارد .

سرعت دوران غالباً ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ دور در دقیقه است . عموماً برای پودر کردن نفت کوره ها از این گونه مشعل ها استفاده می شود .

در عمل باید این مشعل ها را بطور افقی نصب کرد . از معایب این گونه مشعل ها ، همگن و هم اندازه نبودن قطرات اتمیزه شده سوخت و نشت زیاد مشعل را می توان نام برد .

۳-۳- بازده حرارتی دیگ های بخار :

از زمانی که بشر اولین ماشین حرارتی را ساخت ( اختراع جیمز وات)، روز به روزبه فکر توسعه ایده های طراحی خود به کمک امکانات بالقوه زمان بود .

تکامل ماشین های پردردسر دیروز به کمک افزایش بهره وری آن ها میسر شده است و هرچه جلوتر می رویم ، بهینه سازی مصرف انرژی با افزایش بازده ماشین های موجود امکان پذیر می شود .

دیگ بخار نیروگاه ها به عنوان یک ماشین ترمودینامیکی است که محاسبه بازده آن به دو روش زیر صورت می گیرد :

  1. میزان انرژی خروجی نسبت به انرژی داده شده به کوره دیگ مقایسه می شود تا میزان قابلیت انتقال گرما توسط این ماشین ارزیابی شود . این روش محاسبه بازده را آنالیز اجمالی می گویند .
  2. میزان انرژی تلف شده در طول فرایند تولید بخار مشخص می شود تا علاوه بر محاسبه بازده ، امکانات بالقوه صرفه جویی و به تبع آن ، افزایش بازده حرارتی دیگ بخار امکان پذیر شود . این روش محاسبه بازده را آنالیز تفصیلی می گویند .

البته در اینجا به چگونگی انجام این روش ها و محاسبات و فرمولاسیون مربوط به آنها پرداخته نمی شود .