بویلرهای گازی از گاز به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می‌کنند و در صنایع بسیاری جهت ایجاد بخار با دمای بالا یا آب داغ مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از نکات مهم در صنایعی که از بویلر استفاده می‌کنند، میزان مصرف سوخت بویلرهای گازی است.
میزان مصرف سوخت مستقیماً بر هزینه‌های بهره‌برداری از بویلر تأثیر می‌گذارد. به همین دلیل، هنگام انتخاب و خرید بویلر و همچنین در زمان بهره‌برداری از آن، باید مقدار مصرف گاز و عواملی که می‌توانند باعث افزایش یا کاهش آن شوند مورد توجه قرار گیرند.
از طرف دیگر، شرایط احتراق و میزان هوای مورد استفاده در مشعل نیز در عملکرد بویلر و مصرف سوخت مؤثر است. هوای اضافی بیش از حد یا احتراق نامناسب می‌تواند باعث افزایش تلفات حرارتی و در نتیجه افزایش مصرف سوخت شود.
چگونه مقدار مصرف سوخت بویلر گازی را محاسبه کنیم؟
برای محاسبه مقدار مصرف گاز یک بویلر باید مقدار انرژی مورد نیاز برای تولید بخار یا آب داغ، ارزش حرارتی سوخت و راندمان حرارتی بویلر را در نظر گرفت.
به صورت کلی:
مقدار گرمای مورد نیاز بویلر ÷ مقدار کالری سوخت ÷ راندمان بویلر = مقدار مصرف سوخت
به عنوان مثال، فرض کنیم یک بویلر گازی یک تنی را برای یک ساعت استفاده می‌کنیم. میزان خروجی بویلر 600,000 کیلوکالری در نظر گرفته شده، مقدار کالری گاز طبیعی 36.22 MJ/Nm³ و راندمان حرارتی بویلر 92 درصد است.
بر اساس شرایط واقعی بویلر، مقدار مصرف گاز به صورت زیر محاسبه می‌شود:
| تناژ بویلر (t/h) | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 15 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| مصرف گاز تقریبی (m³/h) | 75 | 150 | 300 | 450 | 600 | 750 | 1125 | 1500 |
بنابراین، در مثال فوق مقدار گاز مورد نیاز برای استفاده از یک بویلر یک تنی با گاز طبیعی، با در نظر گرفتن شرایط ذکرشده، حدود 75 مترمکعب در ساعت خواهد بود.
مقدار واقعی مصرف گاز می‌تواند با توجه به راندمان بویلر، شرایط کاری، فشار، میزان بار و مشخصات مشعل متفاوت باشد؛ بنابراین اعداد مصرف باید بر اساس مشخصات فنی همان بویلر و شرایط واقعی کارکرد آن بررسی شوند.
مطلب پیشنهادی : راهنمایی مناسب برای صرفه‌جویی در هزینه خرید بویلر
چه عواملی بر روی مقدار مصرف سوخت بویلرهای گازی اثر می گذارد؟
بعد از به دست آوردن مقدار گاز مصرفی یک بویلر گازی، لازم است عواملی را که بر میزان مصرف سوخت تأثیر می‌گذارند نیز بشناسیم.
فضای حرارتی بویلر
بطور کلی، فضای حرارتی و سطح انتقال حرارت بویلر بر نحوه انتقال انرژی حاصل از احتراق به آب تأثیر دارد. طراحی مناسب سطوح حرارتی باعث می‌شود انرژی حاصل از سوخت به شکل مؤثرتری به سیال داخل بویلر منتقل شود.
بنابراین طراحی بویلر و سطح حرارتی آن از عوامل مؤثر بر عملکرد حرارتی و مصرف سوخت است.
مقدار کالری سوخت
ارزش حرارتی سوخت‌های مختلف با یکدیگر متفاوت است. برای مثال، گاز طبیعی و گاز مایع دارای ارزش حرارتی یکسانی نیستند. در محاسبه مصرف سوخت باید ارزش حرارتی سوخت مورد استفاده مشخص باشد؛ زیرا برای تولید مقدار مشخصی انرژی، مقدار سوخت مورد نیاز به ارزش حرارتی آن وابسته است.
علاوه بر مقدار مصرف، قیمت سوخت نیز در بررسی هزینه‌های بهره‌برداری از بویلر اهمیت دارد.
راندمان حرارتی بویلر
راندمان حرارتی بویلر یکی از عوامل مهم در میزان مصرف سوخت است. هرچه سهم بیشتری از انرژی موجود در سوخت به صورت مفید به آب یا سیال داخل بویلر منتقل شود، برای تولید مقدار مشخصی بخار یا آب داغ به سوخت کمتری نیاز خواهد بود.
راندمان بویلر تحت تأثیر عواملی مانند وضعیت انتقال حرارت، احتراق، سطوح حرارتی، دمای گازهای خروجی و شرایط بهره‌برداری قرار دارد.
خروجی بویلر
مقدار انرژی مورد نیاز بویلر به ظرفیت و شرایط تولید آن بستگی دارد. برای مثال، یک بویلر یک تنی که در هر ساعت یک تن بخار تولید می‌کند، نسبت به یک بویلر با ظرفیت چند تن در ساعت، انرژی حرارتی کمتری برای تولید بخار در ظرفیت اسمی خود نیاز خواهد داشت.
بنابراین ظرفیت بویلر یکی از عوامل اصلی در تعیین میزان مصرف سوخت است.
دو عامل مهم در افزایش مصرف سوخت بویلرهای گازی
میزان مصرف سوخت بویلر در شرایط مختلف می‌تواند تغییر کند. از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر افزایش مصرف می‌توان به بار بویلر و راندمان بویلر اشاره کرد.
۱. بار بویلر (Boiler Load)
بار بویلر به میزان کاری گفته می‌شود که بویلر برای تأمین نیاز حرارتی یا بخار مجموعه انجام می‌دهد. هرچه مقدار بخار یا آب داغ مورد نیاز مجموعه افزایش پیدا کند، انرژی بیشتری برای تأمین این نیاز لازم است و در نتیجه مصرف سوخت نیز افزایش پیدا می‌کند.
بنابراین در بررسی مصرف گاز باید بین ظرفیت اسمی بویلر و بار واقعی آن تفاوت قائل شد.
برای مثال، ممکن است یک بویلر ظرفیت تولید 2 تن بخار در ساعت داشته باشد، اما در بخش زیادی از زمان با بار کمتر از ظرفیت اسمی خود کار کند. در چنین شرایطی مصرف واقعی گاز نیز با مصرف بویلر در حالت بار کامل متفاوت خواهد بود.
۲. راندمان بویلر
عوامل زیادی بر راندمان حرارتی بویلر تأثیر می‌گذارند. در ادامه برخی از مهم‌ترین مواردی که می‌توانند باعث کاهش راندمان و افزایش مصرف سوخت شوند بررسی می‌شوند.
کیفیت نامناسب آب و تشکیل رسوب
کیفیت نامناسب آب ورودی به بویلر می‌تواند باعث تشکیل رسوب در سطوح حرارتی شود. تجمع رسوب پس از استفاده طولانی‌مدت، انتقال حرارت را کاهش داده و می‌تواند باعث افزایش انرژی مورد نیاز برای تولید بخار شود.
بنابراین کیفیت آب تغذیه و کنترل رسوب از موارد مهم در حفظ عملکرد حرارتی بویلر است.
وجود دوده و آلودگی روی سطوح حرارتی
وجود دوده، خاکستر و آلودگی روی سطوح در معرض گازهای احتراق می‌تواند انتقال حرارت را کاهش دهد و باعث افزایش دمای گازهای خروجی و مصرف سوخت شود. یکی از مواردی که در بررسی وضعیت بویلر باید مورد توجه قرار گیرد، وضعیت سطوح حرارتی و شرایط گازهای احتراقی خروجی است.
تمیزکاری و سرویس منظم سطوح حرارتی می‌تواند از کاهش انتقال حرارت جلوگیری کند.
ورود هوای اضافی به سیستم احتراق
هوای مورد نیاز برای احتراق باید متناسب با مقدار سوخت تنظیم شود. ورود هوای بیش از نیاز می‌تواند باعث افزایش تلفات حرارتی از طریق گازهای خروجی شود.
در سیستم‌های مجهز به تجهیزات اندازه‌گیری، بررسی میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی دودکش می‌تواند اطلاعات مناسبی درباره شرایط احتراق و هوای اضافی در اختیار بهره‌بردار قرار دهد. اگر مقدار اکسیژن گازهای خروجی بیش از محدوده مناسب باشد، باید شرایط احتراق، نسبت هوا و سوخت و عملکرد مشعل بررسی شود.
کیفیت و شرایط سوخت گازی
کیفیت سوخت و شرایط تأمین آن نیز می‌تواند بر عملکرد مشعل و احتراق تأثیرگذار باشد. در صورت وجود مشکل در فشار یا شرایط تأمین گاز، عملکرد مشعل ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد. بررسی این موارد، به‌خصوص در صورت مشاهده تغییر ناگهانی در عملکرد بویلر یا مشعل، باید توسط فرد متخصص انجام شود.
تنظیم نبودن مشعل و سیستم کنترل احتراق
مشعل وظیفه تأمین و سوزاندن سوخت و ایجاد شرایط مناسب برای انتقال انرژی حاصل از احتراق به بویلر را بر عهده دارد. مشعل‌های بویلر معمولاً با استفاده از سیستم‌های کنترلی، نسبت سوخت و هوا را متناسب با شرایط کار تنظیم می‌کنند. اگر سنسورها، تجهیزات کنترلی یا تنظیمات مشعل به درستی عمل نکنند، ممکن است احتراق از شرایط مناسب خارج شده و بخشی از انرژی سوخت به شکل تلفات از سیستم خارج شود.
بنابراین در صورت افزایش غیرعادی مصرف گاز، بررسی وضعیت مشعل و سیستم کنترل احتراق یکی از موارد مهم است.
بررسی وضعیت احتراق
یکی از موارد مهم در عملکرد مشعل، کیفیت احتراق است. شرایط شعله می‌تواند اطلاعات اولیه‌ای درباره وضعیت احتراق در اختیار اپراتور قرار دهد، اما برای ارزیابی دقیق احتراق بهتر است از تجهیزات اندازه‌گیری و آنالیز گازهای خروجی نیز استفاده شود.
در بررسی تخصصی احتراق، مواردی مانند نسبت هوا به سوخت، میزان اکسیژن گازهای خروجی و شرایط مشعل مورد بررسی قرار می‌گیرند.
چگونه مصرف سوخت بویلر گازی را کاهش دهیم؟
کاهش مصرف سوخت بویلر تنها با کاهش مقدار گاز ورودی به مشعل انجام نمی‌شود؛ زیرا کاهش بیش از حد سوخت یا تغییر نادرست تنظیمات مشعل می‌تواند باعث کاهش تولید بخار و ایجاد مشکلات احتراقی شود.
برای کاهش مصرف واقعی سوخت باید ابتدا علت افزایش مصرف مشخص شود.
مواردی که در این بررسی اهمیت دارند عبارت‌اند از:
- بررسی بار واقعی بویلر
- بررسی راندمان حرارتی
- تنظیم صحیح مشعل
- کنترل نسبت هوا و سوخت
- بررسی هوای اضافی
- تمیز نگه داشتن سطوح انتقال حرارت
- جلوگیری از تشکیل رسوب
- بررسی دمای گازهای خروجی
- کنترل کیفیت آب تغذیه
- بررسی شرایط تأمین سوخت
- جلوگیری از کارکرد غیرضروری بویلر با ظرفیت بالا
راهکارهای جامع بهینه‌سازی انرژی و بررسی تلفات بویلر، موضوعی گسترده‌تر از محاسبه مصرف سوخت است و باید به صورت جداگانه بررسی شود.
جمع‌بندی
میزان مصرف سوخت بویلرهای گازی به عوامل مختلفی مانند ظرفیت بویلر، میزان بار، ارزش حرارتی سوخت، راندمان حرارتی، وضعیت سطوح انتقال حرارت و شرایط احتراق بستگی دارد.
برای محاسبه مصرف گاز، ابتدا باید انرژی مورد نیاز برای تولید بخار یا آب داغ مشخص شود و سپس با در نظر گرفتن ارزش حرارتی سوخت و راندمان بویلر، مقدار سوخت مورد نیاز محاسبه شود.
همچنین اگر مصرف گاز بویلر افزایش پیدا کند، نباید تنها به مقدار گاز مصرفی توجه کرد. باید مشخص شود که آیا بار بویلر افزایش یافته، راندمان کاهش پیدا کرده، سطوح حرارتی دچار مشکل شده‌اند یا شرایط احتراق و مشعل تغییر کرده است.
در نتیجه، مصرف گاز یک بویلر زمانی قابل ارزیابی است که در کنار ظرفیت، میزان تولید، فشار کاری و شرایط واقعی بهره‌برداری بررسی شود.
برای دریافت قیمت و خرید دیگ بخار با شماره 09388037440 تماس بگیرید.
مطلب پیشنهادی:
افزایش راندمان بویلر – کاهش مصرف انرژی در دیگ بخار
