آب و دما همراه شما در طراحی ، خرید و اجرای حرفه ای تاسیسات

راندمان و اتلاف انرژی بویلرها

محاسبه راندمان بویلر ( Boiler Efficiency ) برای بررسی عملکرد آن از نظر مصرف انرژی حایز اهمیت می باشد. بهبود راندمان بویلرهای بخار حتی به میزان کم، صرفه‌جویی قابل توجهی را در مصرف انرژی در بر خواهد داشت. علاوه براین، اغلب سیستم‌های گرمایشی صنعتی از بویلرها برای تولید آب داغ یا بخار استفاده می کنند. از همین رو، یک بویلر با بازده بالاتر تأثیری عظیم بر صرفه‌جویی انرژی در سیستم‌های گرمایشی خواهد گذاشت. از اینرو با توجه به اهمیت محاسبه راندمان بویلر برخی تعاریف و محاسبات و پارامترهای مهم در این زمینه را مورد بررسی قرارخواهیم داد.
برای راندمان بویلر سه تعریف وجود دارد که عبارتند از:
1- راندمان احتراق: نسبت تفاضل انرژی ورودی و اتلافات دودکش به انرژی ورودی
2- راندمان انتقال حرارت: نسبت انرژی انتقال یافته به آب یا بخار به انرژی ورودی
3- راندمان حرارتی واقعی بویلر: کلیه اتلافات حرارتی بویلر را در محاسبه راندمان بویلر درنظر می گیرد.
طبق استاندارد ASME PTC-4-1 راندمان حرارتی واقعی بویلر به دو روش زیر قابل برآورد است:
1- روش مستقیم یا روش انرژی ورودی به خروجی: بر مبنای نسبت انرژی خروجی به انرژی ورودی است. این روش محاسباتی بسیار ساده است اما دقیق نمی باشد چون اتلاف حرارتی تابشی و کنوکسیونی ناشی از بدنه بویلر و متعلقاتش را در محاسبه راندمان در نظر نمی گیرد از این رو برای محاسبه و برآورد دقیق و واقعی راندمان بویلرها مورد قبول و استناد نمی تواند باشد.


2- روش غیر مستقیم یا روش تلفات حرارتی: از تفاضل تلفات حرارتی از 100 درصد محاسبه می شود. این روش از دقت بالایی برخوردار است زیرا کارایی مبدل حرارتی را با در نظر گرفتن کلیه تلفات حرارتی بویلر محاسبه می نماید.


فاکتورهای مهم و موثر بر راندمان بویلر:
1. دمای گازهای حاصل از احتراق که از دودکش خارج می شوند. هر چه دمای این گازها پایین تر باشد راندمان بویلر بیشتر خواهد شد گرچه نبایستی از حد مجازش پایین تر بیاید زیرا سبب بروز مشکلات کندانس می شود.
2. تعداد چرخش دود در بویلر یا همان تعداد پاس هایی که گازهای حاصل از احتراق قبل از خروج از دودکش طی می کنند. یک بویلر سه پاس راندمان بالاتری نسبت به یک بویلر دو پاس دارد زیرا فرصت بیشتری جهت تبادل حرارتی بین گازهای داغ و آب درون بویلر فراهم می آورد.
3. سطوح حرارتی عامل مهمی هستند زیرا هر چه سطح حرارتی بویلر بیشتر باشد تنش حرارتی کمتری صورت گرفته و راندمان افزایش می یابد.
4. هوای اضافی که برای عملکرد بهینه یک بویلر مورد نیاز است بعلاوه اینکه بایستی قادر به تامین هوای مورد نیاز مشعل جهت تکمیل احتراق هم باشد. میزان این هوای اضافی همیشه بایستی تحت کنترل باشد زیرا یک بویلر بر اساس طراحی اش نیاز به حداقل هوای اضافی دارد تا عملکرد بهینه ای داشته باشد.
5. اتلافات تابشی و کنوکسیونی که از سطح بدنه بویلر و متعلقات آن صورت می گیرند و تابع ابعاد بویلر و دما و فشار کاری آن می باشند.
6. استفاده از مشعلی که توانایی بالای کارکرد را داشته باشد و متناسب با بویلر مورد نظر باشد تا به این ترتیب موجب کاهش هزینه مصرف انرژی و کاهش هزینه های مربوط به تعمیر و نگهداری شود.
7. دمای محیط اطراف بویلر بایستی گرم باشد تا بویلر حداکثر راندمان را داشته باشد.
8. ترکیبات شیمیایی سوخت مصرفی در بویلر نیز مهم است.
اتلاف های حرارتی در بویلرها:
به منظور بهره برداری از یک مجموعه بویلر در حداکثر راندمان آن، باید منابع اصلی اتلاف انرژی را شناسایی و انرژی هدر رونده از طریق آن¬ها را بازیابی نمود. راه‌های اتلاف حرارت بسته به نوع سوخت، نوع بویلر، شرایط بهره برداری و پارامترهای دیگر متفاوت می‌باشد. سه منبع اصلی اتلاف در بویلر به صورت اتلاف از طریق دودکش، اتلاف از طریق سطح خارجی بویلر به محیط اطراف و اتلاف ناشی از احتراق ناقص شناخته می شوند. برخی از این اتلافات حرارتی را مورد بررسی قرار می دهیم.
1- اتلاف حرارتی ناشی از گازهای دودکش:
بخش عمده اتلاف انرژی در یک بویلر مربوط به خروج گازهای حاصل از احتراق از طریق دودکش می باشد. دما و حجم این گازهای دودکشی دو فاکتور اصلی در ارزیابی اتلاف حرارتی از طریق دودکش می باشند. کاهش هر کدام از این دو فاکتور سبب کاهش اتلاف حرارتی می شود. حجم گازهای دودکش را می توان با بهینه سازی میزان هوای اضافی، کاهش داد درنتیجه سرعت خروج گازهای دودکش کاهش یافته و فرصت بیشتری برای جذب حرارت از گازهای حاصل از احتراق در دسترس خواهد بود که به نوبه خود منجر به دمای پایین تر گازهای دودکش می گردد.


2- اتلاف تشعشعی و هدایتی:
بین سطح خارجی بویلر و سایر تجهیزات آن با محیط اطرافشان اختلاف دما وجود دارد. از این رو با اتلاف‌هایی به شکل تشعشع، جابجایی و هدایت در این سطوح مواجه هستیم.
تلفات حرارتی تابشی تابعی از دمای سطوح و فاصله تجهیزات تا سطوح سرد می باشد و تلفات حرارتی کنوکسیونی نیز تابعی از دما و سرعت هوای محیط است. تلفات تابشی و کنوکسیونی هر دو وابسته به ابعاد و سطح بویلر و دما و فشار کاری آن می باشند.
میزان اتلاف حرارت به دمای سطح داغ که خود به عایق کاری وابسته است بستگی دارد. برای به حداقل رساندن این اتلاف‌های حرارتی، سطوح داغ باید با مواد عایق با مقاومت کافی در برابر انتقال حرارت پوشش داده شوند. علاوه براین، عایق کاری باید دارای ضخامت کافی بوده و از شرایط مناسبی نیز برخوردار باشد. همچنین اتلاف حرارتی به میزان سطح سطوح داغ نیز بستگی دارد. از آنجائیکه بویلرها مساحت سطح بزرگی دارند، اتلاف حرارتی از آنها در بارهای کم می‌تواند قابل توجه باشد. برای یک بویلر نوعی که در بار کامل کار می‌کند، اتلاف حرارتی ناشی از تشعشع و جابجایی در حدود ۲% کل اتلاف حرارتی می‌باشد. این میزان زمانی که بویلر با ۲۵% ظرفیت کار می-‌کند، می‌تواند تا ۸% افزایش پیدا یابد.
3- رسوب‌گیری سطوح انتقال حرارتی بویلر
رسوب های تشکیل شده بر روی سطوح انتقال حرارتی بویلر همانند یک عایق عمل می کنند در نتیجه میزان انتقال حرارت را کاهش می‌دهند. این اتفاق باعث افت انتقال حرارت به آب بویلر شده و دمای بالاتر گازهای دودکش را در پی خواهد داشت. تشکیل رسوب در اثر حضور کلسیم، منیزیم و سیلیس در اغلب منابع تأمین آب اتفاق می‌افتد. این مواد بطور معمول واکنش نشان داده و تشکیل مستمر یک لایه بر روی سمت آب لوله های انتقال حرارت بویلر را باعث می‌شوند. علاوه براین، تشکیل رسوبات می‌تواند باعث خرابی لوله‌ها نیز گردد. در صورت مشاهده رسوب، سطوح انتقال حرارتی بویلر باید تمیز شوند.
4- اتلاف ناشی از زیرآب زنی:
پس از تبخیر آب در درام بخار بویلر یکسری ذرات جامد در درام باقی می مانند که می توانند همانند یک عایق حرارتی عمل نمایند. از این رو نیاز است که در فواصل زمانی مشخص عملیات زیرآب زنی از قسمت درام بویلر صورت بگیرد تا سطح این مواد جامد معلق در آب مصرفی بویلر در حد استاندارد باقی بماند. درحدود ۱ تا ۳ درصد مصرف سوخت بویلر صرف اتلاف مرتبط با زیرآب-زنی می شود.
5- اتلاف حرارتی ناشی از احتراق ناقص:
احتراق ناقص کربن می‌تواند در اثر کاهش اکسیژن در محفظه احتراق روی دهد. محصول احتراق ناقص مونوکسید کربن می‌باشد که می تواند با اخذ انرژی بیشتر دوباره بسوزد.

قبلی
انواع چیلر
بعد
گپ رینگ پیستون

پست های مرتبط

× مشاوره و پشتیبانی آنلاین