صرفه جویی سوخت در موتورخانه

[norasteh]

بخش اول:رسیدن اوج قیمت نفت به بشکه ای 147 دلار در ماه جولای 2008 نشان داد که قیمتهای سوختهای با پایه نفتی بی ثبات بوده و در معرض نوسانات شدیدی قرار دارند.از این رو لازم است مالکین دیگها ومهندسین تاسیسات نسبت به راندمان دیگ وآنچه که باید برای صرفه جویی سوخت در موتورخانه ها انجام دهند آگاهی کامل داشته باشند.جدول1 مقدار سوختی که یک دیگ معمولی کوچک مصرف می کند را با هزینه سرمایه ای (هزینه اولیه) دیگ ، مشعل وکنترلها مورد مقایسه قرار می دهد.داده های این جدول بر مبنای گاز طبیعی با قیمت 10 دلار بر یک میلیون بی تی یو (MBTU) و گازوئیل با قیمت 3/63 دلار بر گالن (0.97دلار بر لیتر)تنظیم شده اند.همانطور که در جدول دیده می شود ، وقتی دیگ گازسوز با فاکتور ظرفیت25% کار می کند ، سالانه حداقل دو برابر هزینه اولیه خود سوخت مصرف خواهد کرد.دیگ گازوئبل سوز نیز هر ساله حداقل 4 برابر هزینه اولیه خود سوخت مصرف می کند.بهسازی های مشعل وکنترل احتراق به دلیل هزینه اولیه نسبتا پائین شان وتاثیر بالایی که بر راندمان دیگ دارند ، براساس صرفه جوئی حاصله در مصرف انرژی سریعترین دوره استهلاک هزینه را برای مالکین دیگ ها فراهم می کنند.-درک تلفات گرمای دیگ

برای درک بهتر تاثیر کارایی مشعل وکنترلها بر راندمان ، لازم است از تلفات گرمای دیگ آگاهی داشته باشیم.با استفاده از داده های عملیاتی یک دیگ پکیج نمونه ، راندمان دیگ مطابق با بخشPTC 4.1 انجمن مهندسین مکانیک آمریکا(ASME)تحت عنوان "مقررات تست توان برای واحدهای مولد بخار "محاسبه می شود وتلفات معمول دیگ به دست می آیند که در جدول2 نشان داده شده اندASMEPTC4.1 شامل دستورالعمل هایی برای محاسبه راندمان دیگ براساس روش مستقیم خروجی بخار در مقابل ورودی گرما می باشد.این همچنین راندمان دیگ توسط روش غیر مستقیم محاسبه می کند که طی آن تلفات دیگ به طور جداگانه محاسبه شده وبا هم جمع زده می شوند.روش محاسبه"توسط تلفات"فقط به محتوای اکسیژن ودمای دودکش نیاز دارد که می توان آنها را به آسانی با یک آنالیزور احتراق پرتابل یا آنالیزور بکاررفته در کنترلهای احتراق محاسبه نموداستانداردANSI Z21.13 نیز محاسبات راندمان برای دیگ های آب گرم را تشریح کرده است.مکانیزمهای تلفات در دیگ ها مشابهند.جدول 3 معادلات مورد استفاده برای محاسبه سه مورد از عمده ترین تلفات دیگها را نشان داده ومشخص می کند که چگونه این تلفات می توانند تحت تاثیر کارایی دیگ/مشعل قرار بگیرند.سه معادله ای که در جدول3 برای محاسبه تلفات مختلف دیگ نشان داده شده اند دارای چند جزء مشترک می باشند که این ، یک راهبرد مشترک برای کاهش تلفات دیگها را پیشنهاد می کند که شامل موارد زیر است:-کاهش دادن دمای دودکش ؛-به حداقل رساندن سطوح هوای اضافه ؛-بالا بردن دمای آب تغذیه دیگ ؛-بالا بردن دمای هوای احتراق در مشعل.کاهش دمای دودکش وافزایش دمای آب تغذیه در سطح دیگ وبا انتخاب یک دیگ راندمان بالای مجهزبه اکونومایزر(یک مبدل حرارتی که گرما را از گازهای خروجی از دودکش به آب تغذیه دیگ منتقل می کند-مترجم)محقق می شوند.اگر یک دیگ بخار فاقد اکونومایزرباشد می توان آن را مورد بهسازی قرارداده و به اکونومایزر مجهز نمود.بنابرقاعده تجربی Kenneth Mekelvyاز شرکت Babcock and Wilcox هر 40⁰f یا 22⁰c کاهش در دمای دودکش معادل است با 1% افزایش راندمان دیگ.یک اکونومایزر معمولا می تواند راندمان دیگ را 4% تا6% افزایش دهد.استفاده از یک گرمکن هوا برای بالا بردن دمای هوای احتراق یک امر معمول برای دیگهای یوتیلیتی است اما در مورد دیگهای پکیج انجام نمی شود.شبکه کانال مورد نیاز بسیار پرهزینه بوده و میتواند بر عملکردNO_X پایین مشعل تاثیر بگذارد.افزودن پیش گرمکن های هوا به دیگ های پکیج معمولا غیرعملی در نظر گرفته می شود.اما یک ترفند حرفه ای موسوم به "دودکش هوا" می تواند راندمان دیگ را افزایش دهد.دودکش هوا صرفا کانالی است که از ورودی هوای احتراق تا قسمت فوقانی موتورخانه که هوای آن ممکن است20⁰fیا 11⁰cگرمتر باشد ، کشیده می شود.این اصلاح کم هزینه وصرفا مکانیکی راندمان دیگ را در موتورخانه های محصور افزایش خواهد داد.-تاثیر کاهش هوای اضافه مشعل بر صرفه جویی سوخت

یکی از مقرون به صرفه ترین راهبردهای صرفه جویی سوخت برای یک دیگ پکیج بهسازی آن توسط یک مشعل با هوای اضافه پایین است.مشعلهای استانداردی که معمولا توسط سازندگان دیگ عرضه می شوند دارای گارانتی عملکرد با هوای اضافه15 تا 20 درصد فقط در نرخ اشتعال بالا هستند(هوای اضافه 5% تقریبا معادل 1% اکسیژن در دودوکش است).به دلیل اینکه 79 درصد هوای محیط خنثی وبی اثر است(شامل نیتروژن ، آرگن ، وبخار آب) ؛ بسیار مهم است که مقدار سوخت تلف شده بابت گرم کردن هوایی که بخش عمده آن خنثی است به حداقل برسد.مشعلهای با کارایی بالا از اشتعال متوسط(midfire) تا اشتعال بالا(highfire) با 12/5 تا 15 درصد هوای اضافه عمل میکنند.این عملکرد با هوای اضافه پایین تر در سراسربار بزرگ دیگ موجب صرفه جویی قابل توجهی در سوخت خواهد شد زیرا سوخت کمتری بابت گرم کردن هوای احتراقی که بخش عمده آن خنثی است تلف می شود.بسیاری از مشعلها در محل پروژه تنظیم نمی شوند تا مقادیر تجویز شده برای هوای اضافه را براورده سازند ومالکین دیگها نیز سازندگان دیگ را مسئول دستیابی به این مقادیر نمی دانند ؛ مخصوصا در مورد مشعلهای NO_Xیا مونوکسیدکربن وضع واعمال می گردند ؛ گاهی اوقات مقادیر تجویز شده برایTurndown مشعل وهوای اضافه قربانی می شوند.مالکین دیگها (در ایالات متحده) چنانچه مقادیر مواد منتشره خارج از حدود مقرر باشند ، مجاز نیستند که دیگها را به کار اندازند.اما تنها تاوان عملکرد دیگ با هوای اضافه بیشتر از حد تجویز شده یاturndown کمتر از حد تجویز شده ، مصرف اضافی سوخت خواهد بود.اگرچه مصرف سوخت یکی از ملاحضات مهم به شمار می رود ، اما اهمیت آن کمتر از تهدیدی است که از سوی سازمانهای ناظر دولتی مبنی بر تعطیل کردن دیگ به دلیل تخطی از حد مجاز آلوده سازی هوا صورت می گیرد.

توسط مسعود وحیدی