تبلیغات


مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفت - بویلر چیست؟


امروز :
مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفت

بویلر چیست؟

تعریف بویلر: یک مخزن بسته تحت فشار که آب یا دیگر سیالات در آن گرم می شوند. گرمایش و تبخیر سیالات باعث می شود که این محصول در بسیاری از مکان ها توان استفاده را داشته باشد.

بویلرها به صورت زیر به کلاس های مختلفی تقسیم می شوند:

1- از نظر محل کاربرد: تولید برق، حمل و نقل (لوکوموتیو)، گرمایش، پخت مواد، استریل کردن مواد و ...

2- از نظر فشار کاری: فشار پایین تا متوسط، فشار بالا و فشارهای فوق بحرانی. مقادیر عددی مربوط به این دسته بندی با توجه به نوع بویلر ها و خانواده آنها متفاوت است.

3- با توجه به محل تولید شدن بخار (درون لوله های بویلر یا خارج از لوله ها): به دو دسته water tube و fire tube تقسیم می شوند. در نوع فایرتیوب، بخار در بیرون لوله ها تشکیل می شود و گازهای داغ درون لوله ها حرکت می کنند اما در بویلرهای واترتیوب بخار درون لوله های بویلر تشکیل شده و گازهای داغ در خارج از لوله ها حرکت می کنند. در صورتی که بویلر برای تولید آبگرم باشد نیز به همین منوال عمل می شود.

4- از نظر نوع سیرکولاسیون سیال: سیرکولاسیون طبیعی، یک طرفه ی اجباری و ترکیبی.

این دسته بندی در مورد بویلرهای water tube کاربرد دارد. در صورت استفاده از سیرکولاسیون طبیعی هزینه ای برای سیرکولاسیون سیال درون لوله های بویلر پرداخت نمی کنیم. از روش های ترکیبی برای اطمینان از سیرکولاسیون درون لوله ها استفاده می شود. از روش یک طرفه ی اجباری زمانی استفاده می شود که درون بویلر درام قرار ندارد.

5- از نظر روش احتراق

6- از نظر نحوه ی ساخت: بویلرها از این نظر به دو دسته ی ساخته شده در محل (field-erected) و ساخته شده در کارخانه (workshop-assembled) تقسیم می شوند. صنایع بزرگ و بخش هایی مثل نیروگاه ها، معمولاً از دسته field-errected استفاده می کنند. بویلرهای کوچک fire tube با ظرفیت تا 30 تن در ساعت به صورت ساخته شده در کارخانه بوده و ظرفیت های بالاتر آنها در محل ساخته می شوند. بویلرهای water tube نیز با ظرفیت های بالایی که دارند، به هر دو صورت ساخته شده در کارخانه و ساخته شده در محل موجود می باشند. لازم به ذکر است که تصمیم گیری در مورد نحوه ی ساخت بویلرها، بر اساس هزینه و توانایی انتقال آنها صورت می گیرد.

7- از نظر نوع سوخت مصرفی: سوخت جامد، مایع و گاز.

 

 یك دیگ بخار از قسمت‌های مختلفی تشكیل شده كه توضیح مختصری در مورد آنها خواهید دید:

·       مشعلهای دوگانه سوز

·       شیشه آب نما: سطح آب داخل دیگ را نشان می‌دهد

·       مانومتر: فشار دیگ را نشان می‌دهد

·       تابلو و تجهیزات برقی

·       هشدار دهنده : در صورت بالا رفتن فشار داخل دیگ هنگامی كه قسمتی به درستی كار نكند

·       پمپ : در این دیگها از پمپ با دبی بالا و هد متوسط از نوع حلزونی طبقاتی استفاده می‌كنند كه دارای یك الكترو موتور به عنوان محرك است..

·       دودكش : برای خروج گازهای سوخته شده در فرایند احتراق

·       زیر آب زن : خروجی از ته دیگ برای خروج رسوبات ته‌نشین شده در ته دیگ

·       سنسور حرارتی: از آنجایی كه بخار تولیدی در حالت اشباع است و دما و فشار همواره متناسبند به‌جای استفاده از فشارسنج كه در فشارهای بالا مشكل است از سنسورهای حرارتی استفاده میكنند با استفاده از این اصل كه هر دما فشار معینی را نشان می‌دهد.

·       سوپاپ اطمینان : اگر در موارد نادر تمام ایستگاههای ایمنی و همچنین هشدار دهنده‌ها به علت نقص درست كار نكنند در صورت تجاوز فشار از محدوده قانونی خود سوپاپ باز شده و فشار را با خارج كردن قسمتی از بخار داخل دیگ كاهش می‌دهد.

·       تراپ: واحدیست كه بخار كندانس شده را جمع‌آوری كرده و به آن تله آب نیز می‌گویند.

احتراق در كوره ها

·       در كوره سه نوع مشعل وجود دارد :
1.مشعل شمعك(
Pilot Burner ) كه با جرقه زدن Ejector روشن می شود.
2.مشعل گازوئیل(
Light Oil Burner )
3.مشعل مازوت(
Heavy Oil Burner )
4.مشعل گاز(
Gas Burner )
مشعل شمعك همان شعله روشن كن است كه در گازهای خانگی هم وجود دارد.

·        

·       سوخت دیگهای بخار:
در بعضی از واحدها ممكن است پسمان محصولاتی را كه می خواهند بیرون بریزند مجدداً جهت راندمان و هزینه نكردن دوباره برای خرید سوخت مورد استفاده قرار دهند مثل بعضی واحدهای صنایع نفت نظیر پالایشگاه تبریز كه نفتهای نامرغوب را در كوره می سوزاند. و یا پالایشگاههای گاز ، مایعی را كه در هنگام استخراج گاز جدا شده می سوزانند و یا بعضی از واحدهای صنایع پتروشیمی و غیره محصولات جنبی نامرغوب را مورد استفاده قرار می دهند ولی بطور كمی سوختهایی كه در دیگهای بخار مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه گاز از همه سوختها مطلوب تر می باشد زیرا خوردگی آن در داخل كوره حداقل است و نیاز به انبار كردن ندارد، محیط زیست را آلوده نمیكند و كنترل شعله آن آسان است. در واحدهایی كه گازوئیل و مازوت را به عنوان سوخت بكار میبرند در ابتدای راه اندازی بایستی با مشعل گازوئیل واحد را گرم نموده وسپس مبادرت به روشن كردن مشعل مازوتی كرده در هنگام استفاده از مازوت بایستی به گرم شدن مازوت توجه خاصی داشته باشید تا ویسكوزیته آن به حدی برسد كه بتواند در زمان خارج شدن از مشعل به خوبی اتمیزه(
Atomise ) گردد و در غیر اینصورت با پاشش سوخت روی لوله ها روبرو خواهید شد و علاوه بر آن خطر انفجار منطقه ای یا كلی را در بر خواهد داشت. مازوت به دلیل داشتن فلزات سنگین نظیر وانادیم و سدیم كه نقطه ذوبشان از درجه حرارت كوره پایین تر است و در روی لوله ها بصورت مذاب حركت كرده با جسم لوله تركیب و باعث خوردگی در درجه حرارت بالا میگردند. همچنین مازوت به سبب داشتن گوگرد موجب خوردگی در درجه حرارت پایین میشود و با داشتن فلزات سنگین نظیر آهن و روی و حتی سرب تولید اكسیدهای مختلف كرده كه بصورت خاكستر و غیره باعث گرفتگی در ایرپری هیترها و كوئیل بخار(Steamcoil ) ها و خوردگی سایشی در آنها میشود. واحدهایی كه از سوخت مازوت بهره میگیرند معمولاً مجهز به سیستم سوت بلوئر(Soot Blower ) جهت كربن زدایی و یا بطور كلی تمیزكاری لوله های داخل لوله بخصوص در ناحیه هایی كه لوله ها دارای فین هستند، میباشند سوت بلوئر یا بخــــاری است كه با وزش بخار روی لوله ها را تمیز میكند ویا اینكه هوایی است كه به دلیل اضافه نمودن هوای اضافی كوره زیاد مناسب نمیباشد.

·        

·       پودر شدن سوختها در مشعل ها:
روشهای پودر شدن سوختها در مشعل ها عبارتند از :
1. به وسیله هوا صورت میگیرد.
2. به وسیله بخار صورت میگیرد.
3. بطریقه مكانیكی صورت میگیرد.

·        

·       میزان بخار یا آب داغ تولیدی بستگی به عوامل زیر دارد :
1. میزان واكنشهای احتراقی(حرارت زا) موجود در كوره
2. میزان سطوح حرارتی
3. میزان هریك از سطوح تشعشعی(
Radiant )و جابجایی(Convection)
4. نحوه سیركولاسیون بخار یا آب داغ و ماحصل احتراق(
Combustion products)
سوخت و هوا در بویلرها ممكن است از پایین(نوع معمول) و یا از بالا وارد كوره شوند . هر دو میتوانند بصورتهای یك یا دو یا سه كاناله یا افقی ساخته شوند.

·      
تأمین هوا جهت سوختن در كوره های دیگ بخار

·       جهت سوختن نیاز به اكسیژن داریم.از آنجائیكه حدود 20 درصد از هوا اكسیژن است پس برای احتراق بایستی بطرق مختلف در كوره ها هوا وارد شود و با سوخت خارج شده از مشعل تركیب و سوختنی جدید بوجود می آید در این وضعیت نیاز به سه شرط T داریم .

·        

·       زمان(Time)، حرارت(Temprature) و اغتشاش یا تلاطم(Turbulence) . علت فراهم كردن این سه شرط آن است كه وقتی یك حجم گاز CH4 وارد كوره میشود با ده حجم هوا برخورد میكند. از این ده حجم هوا ، هشت حجم آن (ازتN2) و دو حجم فقط گاز اكسیژن (O2 )داریم. پس برای برخورد و تركیب شدن اكسیژن با ماده سوختنی بایستی زمان ماند را بطریقی تا حدودی بالا برده و اغتشاش ایجاد كرد تا برخورد دو گاز سوختنی فراهم شود و از طرفی درجه حرارت را افزایش داد تا در وهله اول دو گاز بصورت حرارتگیر(Andothermic) گرما كسب كرده و به نقطه اكتیو جهت سوختن برسند. از آنجائیكه در قبال یك حجم گاز سوختنی ده حجم هوا وارد كوره میشود و هوا هم میتواند دارای گرد و غبار ، ذرات گیاهی باكتریها و كربن و غیره باشد پس یكی از كارهای سوت بلوئر ، زدایش این اجرام از روی لوله های داخل كوره میباشد.

·      
ارزش حرارتی یا قدرت حرارتی و گرمادهی سوختها

·       مقدار گرمایی است كه از سوختن واحد وزن سوخت مایع یا جامد و یا یك واحد حجم سوخت گاز حاصل میشود. بنابراین ارزش حرارتی بر حسب كالری به گرم و یا به لیتر و یا بر حسب كیلوكالری به كیلوگرم یا مترمكعب بیان میشود.مقدار حرارت تولید شده را كه از حاصل سوختن متان و اكسیژن بوجود آمده است ، حرارت تولیدی یا ارزش حرارتی می گوییم .

·      
طرق تأمین هوا در كوره ها

·       1. كشش طبیعی(Natural Draft) :
نظیر اكثر كوره های دیگهای بخار در پالایشگاه آبادان كه هوا با خلائی كه در اثر سوختن و موجود بودن دودكش در كوره ایجاد میشود بطور طبیعی و بدون فن وارد كوره شده و هوای احتراق را فراهم میكند . احتراق توسط دمپر ورودی و دمپری كه در دودكش موجود است قابل كنترل است.
2. فن های دمنده(
Forced Draft ) :
در كوره هایی كه
Coil زیاد بكار گرفته شده و علاوه بر آن لوله ها دارای فین هستند كشش طبیعی زیاد كار ساز نبوده و از وجود كشش اجباری استفاده بعمل می آید كه این فن هوا را وارد كوره كرده و از دودكش خارج میكند. نظیر اكثر كوره های شركتهای گاز و پتروشیمی و بعضی از واحدهای نیروگاههای وزارت نیرو. معمولاً این كوره ها تحت فشار حدود 20 اینچ آب هستند بر این اساس در مواقع باز كردن دریچه های دیده بانی بایستی مواظب بود كه محصولات سوختنی به چشم صدمه وارد نكنند. برای جلوگیری از این خطر بعضی از واحدها مجهز به هوای سرویس در كوره اند كه در موقع باز كردن دیده بان هوا را باز كرده و این هوا محصولات سوختنی را پس زده و فرد میتواند پنجره دیده بانی را باز و قادر به تمیز كردن شیشه و دیواره كثیف شده آن گردد.
3. فن های مكنده(
Induced Draft) :
در بعضی از واحدها بین كوره و دودكش این فن بكار برده میشودكه محصولات سوختنی را از كوره مكیده و به دودكش هدایت میكند و در نتیجه هوا هم از بیرون وارد كوره میشود.
4. بعضی از واحدهای بزرگ نیروگاهی هم دارای فن دمنده و هم دارای فن مكنده هستند كه این نوع كشش ها به كششهای تعادلی معروف میباشند. نظیر نیروگاه نكاء كه فن دمنده هوا را وارد كوره كرده و فن مكنده محصولات سوختنی را به دودكش هدایت میكند.
  

·       گرمكن هوا :
بعضی از واحدها مجهز به سیستم
Steam Coil جهت گرم كردن هوا هستند. یعنی بخار از داخل لوله ای عبور میكند كه قسمت خارجی آن دارای فین میباشد و از قسمت خارجی لوله فین دار هوا عبور میكند و این عمل باعث گرم شدن هوا میگردد.بعضی از واحدها برای گرم كردن هوا دارای سیستمی بنام ایرپری هیتر(Air pere heater) یا لانگستروم هستند. این سیستم دارای انواع مختلف میباشد.
1. نوع لوله ای
دو لوله تو در تو كه از لوله میانی بخار و از لوله قسمت خارجی هوا عبور داده میشود.
   

·       2.نوع صفحه ای:
یك در میان بخار و هوا وارد سیستم میكنندتا از انرژی حرارتی بخار جهت گرم كردن هوا بهره گیرند 
   

·       3. نوع دیگر لانگستروم (Air preheater) گردان:
كه حول محور خود میچرخد و دارای سبكتهایی میباشد كه وقتی در مقابل بخار قرار گیرند صفحات فلزی كه دارای ناهمواریهای زیاد است و در داخل این سبكتها قرار گرفته اند گرم میشوند و زمانی كه در مقابل هوا بر اثر چرخش قرار گرفته اند حرارت كسب كرده خود را به هوا انتقال می دهند و هوای گرم شده از این سیستمها وارد جعبه باد(
Wind Box) شده و از آنجا توسط دمپرهای اصلی و فرعی وارد كوره دیگ میگردند.     

·       سیكل تركیبی:
جهت شناخت سیكل تركیبی ابتدا بایستی عملكرد نیروگاه گازی(توربین گازی) را بدانیم كه هوای فشرده با سوخت در محفظه احتراق میسوزد نظیر واكنش زیر و
محصولات سوختنی حاصل به پره توربین برخورد و باعث چرخش آن میشود كه این چرخش در ژنراتور تولید برق میكند چون درجه حرارت پس از خروج از توربین زیاد است و اگر آن را به خارج هدایت كنیم و نتوانیم از انرژی تولید شده بهره بگیریم متحمل ضرر زیادی شده ایم. لذا این محصولات را كه دارای درجه حرارت زیاد است به جای جو وارد كوره یك نیروگاه بخاری میكنیم كه انرژی حرارتی این محصولات باعث بخار شدن آب نیروگاه بخاری و همچنین سوپرهیت شدن آن میگردد و كمبود درجه حرارت كوره بخاری را میتوان با تعبیه مشعلهای جبرانی افزایش داد. معمولاً محصولات سوختنی چند واحد گازی مثلاً سه واحد گازی را وارد كوره یك واحد بخاری میكنند نظیر سیكل تركیبی نیروگاه منتظر قائم كرج كه محصولات سه واحد 60 مگاواتی نیروگاه گازی را وارد كوره یك واحد بخاری 120 مگاواتی نموده اند و چون از انرژی حرارتی آنها جهت بالا بردن راندمان استفاده شده است آنها را سیكل تركیبی نام نهاده اند كه این محصولات در انتها از دودكش نیروگاه بخاری به خارج هدایت میگردد. واحدهای سیكل تركیبی فقط در محصولات سوختنی با هم شریك هستند نه در توربین و برق و غیره.

آرشیو مطالب
نظر سنجی
بنظر شما در میان رشته های ریاضی کدام رشته بهتر است؟










صفحات جانبی
پیوند های روزانه
امکانات جانبی

ابزار وبمستر

عکس

دانلود

قالب وبلاگ