بهینه سازي دیگ فولادي بخار گستر طبرستان

این گزارش در اجرای مفاد قرارداد پژوهشی شماره 96005 مورخ 26/06/1398 توسط شرکت بخار گستر طبرستان تهیه شده و کلیه هزینه‌های اجرای پروژه نیز توسط همین شرکت تأمین و پرداخت شده است.

ویژگی‌های شعله سوخت‌های فسیلی

• شعله سوخت‌های مایع و جامد (نظیر گازوئیل و زغال‌سنگ) درخشان و زردرنگ است.

• این نوع شعله‌ها نرخ انتقال حرارت بالاتری نسبت به شعله‌های آبی‌رنگ گاز طبیعی دارند.

• جایگزینی گاز طبیعی به جای سوخت‌های فسیلی مایع و جامد موجب کاهش راندمان حرارتی شده و صنایع را با مشکلاتی مواجه کرده است.

اهمیت انتقال حرارت تابشی در دیگ بخار

در دماهای شعله دیگ بخار، انتقال حرارت تابشی نقش کلیدی دارد. بیشتر تابش در ناحیه فروسرخ رخ می‌دهد و افزایش درخشندگی شعله می‌تواند راندمان تابشی را بهبود دهد. بهینه سازي دیگ فولادي بخار گستر طبرستان

هدف پژوهش

در این تحقیق، اثر افزایش راندمان تشعشعی شعله بر راندمان حرارتی دیگ بخار و میزان تولید آلاینده‌ها به‌صورت آزمایشگاهی بررسی شده است.

بستر آزمایش

بستر آزمایشی شرکت بخار گستر طبرستان شامل:

• دیگ بخار و آبگرم فولادی

• مشعل گازسوز

• پمپ

• یونیت هیتر

• سختی‌گیر

• منبع انبساط
  در این سامانه، دما و فشار در نقاط مختلف با دقت بالا توسط سنسورها کنترل و اندازه‌گیری می‌شود.

نتایج آزمایشگاهی

• با تزریق ۱٪ حجمی ترکیبات نفتی، راندمان دیگ بخار تا ۳٪ افزایش یافته است.

• دمای متوسط جریان آب خروجی دیگ بخار ۵٪ بیشتر شده است.

• زمان رسیدن به دمای پایدار کاهش یافته است.

• میزان آلاینده‌های NOx تا ۴/۲٪ کاهش پیدا کرده است.

روش‌های افزایش درخشندگی شعله

• افزودن ترکیبات دودزا و حاوی کربن (مانند پودر زغال‌سنگ) به شعله گاز طبیعی.

• این روش انتقال حرارت تابشی شعله‌های غیر درخشان (نظیر شعله هیدروژن) را بهبود می‌دهد.

یافته‌های تکمیلی

• در آزمایش‌های هم‌سوزی گاز و گازوئیل، درخشندگی و سطح شعله ۲ برابر افزایش یافت.

• نسبت جرمی گازوئیل به گاز سبب:

  • بهبود ۵۲٪ انتقال حرارت تابشی بهینه سازي دیگ فولادي بخار گستر طبرستان

  • افزایش NO تا ۳۸ ppm

  • افزایش CO تا ۵ ppm شد.

دسته‌بندی انتقال حرارت از شعله

1. غیر درخشان: ناشی از بخار آب و دی‌اکسیدکربن

2. درخشان: ناشی از کربن

اهمیت دمای آب خروجی دیگ بخار بهینه سازي دیگ فولادي بخار گستر طبرستان

• دمای آب یا بخار خروجی، معیار مهمی برای سنجش راندمان بویلر است.

• افزایش دما به معنای جذب حرارت بیشتر و کاهش تلفات حرارتی از دودکش می‌باشد.

متغیرهای کلیدی در سنجش راندمان تابشی شعله

• تغییر دمای آبگرم خروجی بویلر

• تغییر دمای دودکش بهینه سازي دیگ فولادي بخار گستر طبرستان

• تغییر دمای شعله

• تغییر انتشار اکسیدهای نیتروژن

منبع کندانس

روش آزمون و محاسبه راندمان

این پژوهش بر اساس استاندارد 4472 و با استفاده از بستر آزمون ساخته‌شده در دانشگاه بجنورد انجام گرفته است.
فرمول محاسبه راندمان:

راندمان = (انرژی مفید خروجی / انرژی ورودی) × 100

• انرژی مفید خروجی بر اساس دمای آب خروجی یا دمای آب در محل مصرف محاسبه می‌شود.

• انرژی ورودی بر اساس ارزش حرارتی سوخت (HHV یا LHV) محاسبه می‌گردد.

• با توجه به مشکلات خوردگی ناشی از تشکیل قطرات آب در محصولات احتراق، محاسبه بر اساس ارزش حرارتی پایین (LHV) توصیه می‌شود.