عملکرد بلودان زیراب زنی- تجهیزات جانبی دیگ بخار

معنی بلودان پیوسته دیگ بخار و زیرآبزنی دیگ بخار از كف

بخار زنده تولید شده در دیگ بخار به علت حصول از فرایند تبخیر، تقریبا خالص و تمیز است. ناخالصی های وارد شده به واسطه آب تغذیه و كندانس برگشتی، در طی فرایند تولید بخار در بویلر به جا می مانند. غلظت این ناخالصی ها مداوما افزایش می یابد.

مقادیری از آب بویلر جهت كنترل TDS¹ (كل مواد جامد محلول) آب در زمان های مشخص نمونه برداری گردیده و آزمایش می شود. در واحدهای تولید بخار، بلودان (زیرآبزنی دیگ بخار از كف) به دو روش انجام می شود:

بلودان پیوسته به معنی تخلیه آب دیگ به صورت دائم جهت تنظیم و كنترل غلظت میزان ذرات محلول در آب در محدوده ای خاص می باشد. این میزان به فشار عملكردی بویلر بستگی داشته و بطور كلی توسط متخصصان مربوطه تعیین می گردد. اكثرا میزان PH و رسانش آب دیگ بصورت دستی كنترل می شود.

دلیل زیرآبزنی دیگ بخار از كف

زیرآبزنی از كف به معنی خروج آب دیگ بوسیله شیر بلودان تعبیه شده در كف آن می باشد كه جهت تخلیه رسوب ها، ذرات و لجن های تجمع شده در كف دیگ استفاده می شود. لجن ها بواسطه شیمیایی سختی های به جا مانده، فسفات ها و دیگر ناخالصی های حمل شده در آب كندانس تشكیل می شوند.

بسته به رنگ و كیفیت آب، زیرآبزنی دیگ 1 الی 2 مرتبه در روز تقریبا به مدت 20 ثانیه انجام می شود. در صورت عدم انجام بلودان پیوسته، ممكن است غلظت ناخالصی ها به حدی افزایش یابد كه باعث خوردگی و فرسایش لوله ها و دیواره دیگ گردد.

از دیگر اثرات این موضوع افزایش احتمال رسوخ آب دیگ به سیستم بخار است. بدین معنی كه آب و حباب های بخار كاملا از هم جدا نمی شوند. این پدیده ممكن است تا اندازه ای گسترش یابد كه غیر از بخار، آب دیگ نیز به سمت سیستم كشیده شده و هدر رود.

در تئوری، آب كندانس برگشتی با آب مقطر برابر بوده و تقریبا عاری از هرگونه ناخالصی است. اما در تجربه، كندانس به دلایلی آلوده است:

آب دیگ بخار ممكن است با بخار به سیستم وارد شود. از علت های معمول این پدیده افزایش بیش از اندازه غلظت TDS آب یا افزایش سطح آب در دیگ است.

در بسیاری از موارد، لایه های رسوبی شكل بر روی شیرآلات دیده می شود كه ناشی از نشت بخار آلوده به مواد محلول در آب از سوراخ ها یا نقاط نشتی می باشد.

 

در بعضی موارد خاص، علت می تواند طراحی اشتباه بویلر باشد. بخار در بویلری كه درست طراحی شده باشد با ضریب خشكی تقریبی 95% تولید می شود. یعنی در بهترین شرایط 5% از آب بویلر همراه با بخار حمل شده و در كندانس برگشتی به سمت بویلر باز می‌گردد.

در مواردی كه كویل های سیستم نشت داشته باشد سرمایش در لوله ها ممكن است بوسیله بخار سیستم گرمایش شسته شده و با آب كندانس به دیگ بخار باز گردد.

همچنین برخی ناخالصی ها از قبیل نمك ها و كلرایدها در آب تغذیه یافت می شوند كه مقادیر آنها بسته به فرایند تصفیه آب متغیر است.

 

بلودان پیوسته دیگ بخار

جهت كنترل مقدار TDS آب دیگ بصورت پیوسته، سه روش در دسترس است:

• كنترل دستی
• كنترل اتوماتیك
• كنترل زمانی

الف) كنترل دستی: بسته به نتایج حاصل از آنالیز آب، مقداری از آب دیگ بخار بوسیله یك نوع خاص از شیرهای دستی تخلیه بلودان می شود. قسمت داخلی این شیرها به گونه ای ساخته می شود كه می توان آب دیگ را در چندین مرحله تخلیه نمود.

تخلیه نسبی از بخار فلاش آب داغ در هر مرحله باعث پایین نگه داشتن سرعت جریان و در نتیجه بالاتر رفتن عمر شیر خواهد شد. ساقه شیر دارای رزوه هایی با گام های بلند است. نشانگر موجود در اهرم امكان تعیین میزان باز بودن شیر را ایجاد نموده و با استفاده از نمودارهای مربوطه، می توان میزان آب خروجی را تخمین زده و محاسبه كرد.

ب) كنترل اتوماتیك: در این سیستم شیر دستی اشاره شده در بالا با محرك مناسب تجهیز می شود. همچنین الكترودی در دیگ بخار نصب می شود كه رسانش آب دیگ را اندازه گیری می كند. مقدار سنجش شده در كنترلر با عدد تعیین گردیده مقایسه می شود. (شكل1).

در صورتی که TDS سنجش شده از میزان تعیین گردیده فراتر باشد، شیر بلودان پیوسته به آرامی باز شده و شروع به تخلیه آب می نماید. این فرایند با جایگزینی آب تازه با TDS پایین و در نتیجه كاهش TDS آب بویلر توام خواهد بود.

ج) كنترل زمانی : در سیستم كنترل زمانی، دیگر بلودان بطور پیوسته انجام نمی شود، بلكه شیر بلودان اتوماتیك با دریافت سیگنال از یك تایمر یا مدار مشابه فرمان گرفته و در محدوده زمانی مشخص باز و بسته می شود. این روش در صنایع معمولا به عنوان بلودان پیوسته شناخته می شود كه در طی آن، دی اریتور یا تانك كندانس با آب تازه پر می شود.

 

محافظت از دیگ بخار به کمک بلودان (مشخصات و محاسبه منبع بلودان)

 

زیر آب زنی از كف بویلر بخار

بعلت اینكه زیرآب زنی دیگ بخار بصورت متناوب از كف آن تقریبا تنها دو مرتبه در روز و هر بار به مدت 20 ثانیه انجام می شود، استفاده و بازیافت حرارت اتلاف شده در آب بلودان به صرفه نخواهد بود.

بطور كلی، جهت جلوگیری از تخلیه مستقیم آب داغ به سیستم هر از آن كه ممكن است باعث تخریب لوله كشی های مربوطه گردد، آب تخلیه شده توسط بلودان از كف به سمت تانك بلودان (شكل 2) هدایت می‌شود.

در آنجا پس از رهایی بخار فلاش و تخلیه آن از لوله قطور فوقانی آب باقی مانده (100⁰ C) تا دمای 40⁰C سرد شده و به هرز آب تخلیه می شود.

هشدار: در صورتی كه فرایند بلودان آب زیادی را تخلیه نموده یا در نوبت های زیادی انجام پذیرد، علاوه بر اعمال تاثیر منفی در هزینه های خرید سوخت، باعث افزایش میزان مصرف آب و مواد شیمیایی مورد استفاده جهت تصفیه و فرآوری آب خواهد شد.

 

بازیافت حرارت از آب بلودان دیگ بخار

می توان حرارت موجود در آب بلودان پیوسته را در یك مبدل حرارتی بازیافت نمود. اغلب سیستم ها از این حرارت جهت افزایش دمای آب تازه تغذیه، پیش از ورود به دستگاه دی اریتور یا تانك تغذیه استفاده می كنند.

متاسفانه انتقال مستقیم حرارت از آب بلودان پیوسته در مبدل حرارتی عاری از مشكلات نیست. از آن جهت كه آب بویلر بخار پس از خروج از شیر بلودان دچار پدیده فلشینگ شده و مخلوط آب و بخار با سرعت بالا وارد مبدل حرارتی می شود، مبدل و لوله های مربوطه دچار خوردگی خواهند شد. در ادامه امكان نشت بخار نیز مهیا می گردد.

به همین دلیل این نوع سیستم بازیافت غالبا در واحدهای تولید بخار بلا استفاده می ماند. از این جهت بیشتر توصیه می شود حاصل از بلودان پیوسته دیگ را به تانك فلاش هدایت كرده و از بخار فلاش كم فشار حاصله ،جهت تامین بخار دی اریتور یا تجهیزات كم فشار مشابه استفاده شود.

همچنین از حرارت آب داغ خروجی بجا مانده در تانك فلاش می توان در مبدل حرارتی جهت گرمایش آب تازه تغذیه استفاده نمود (شكل 3).

مساله نمونه:

محتوای حرارتی آب در فشار 10bar به میزان 762MJ/ton است. تجسم كنید حرارت آب بلودان پیوسته بدون بازیافت حرارت هدر رود. چنانچه میزان بلودان 5/4% و متوسط نرخ راندمان بویلر نیز 93% باشد انرژی اتلافی به صورت زیر محاسبه می شود:

در صورتی كه هزینه سوخت 7/50€/gj باشد، 2/80€ به ازای هر تن تولید بخار اتلاف خواهد شد. اگر متوسط تولید بخار 50000 tones/year باشد زمان بازگشت سرمایه در صورت بازیافت حرارت بلودان و گرمایش آب تغذیه تا دمای 40⁰c برابر 5/1 تا 2 سال خواهد بود.

 

کنترل بلودان بویلر

 

محاسبه نرخ درصدی بلودان پیوسته

بطور تجربی برای محاسبه نرخ درصدی بلودان دو روش موجود است:

روش اول: شامل محاسبه رابطه میان میزان كلراید موجود در آب تغذیه و آب موجود در دیگ بخار است.

روش دوم: شامل محاسبه رابطه میان میزان كلراید موجود در آب تازه و آب موجود در دیگ است.

نتایج حاصل از دو روش بر اساس kg یكسان است. تنها نرخ های درصدی و زمان های شروع دو روش متفاوت خواهد بود.

• · تعریف نرخ درصدی بلودان پیوسته برای روش اول:

نرخ درصدی بلودان پیوسته = CL_fw= محتوای كلراید آب تغذیه CL_bw= محتوای كلراید آب دیگ

مثال:

CL_fw=9mg/1

CL_bw=200mg/1 درصد بلودان پیوسته=

بدین معنی كه به ازای هر تن تولید بخار، 045/1 تن آب تغذیه برای دیگ تامین و 045/0 تن از آب بویلر بخار بلودان می شود.

• · تعریف نرخ درصدی بلودان پیوسته برای روش دوم:

نرخ درصدی بلودان پیوسته=

CL_mw=محتوای كلراید تازه

CL_bw=محتوای كلراید آب دیگ

مثال:

CL_mw=18mg/1

CL_bw=200mg/1

درصد بلودان پیوسته=

به این ترتیب از رابطه بین CL_fw و CL_mw یا 9mg/1 و 18mg/1 می توان استنباط نمود كه تغذیه تقریبا حاوی 50% آب تازه است. بنابراین با توجه به مثال فوق، به ازای هر تن آب تازه لازم است 09/1 تن آب تامین شود كه 09/0 تن آن بلودان شده یا بعبارت دیگر به ازای هر تن تولید بخار، 09/0*5/0=045/0 تن آب بصورت بلودان هدر می رود.

از آنجا كه هر دو محاسبات آب تغذیه را به تولید بخار نسبت می دهند امكان رخ دادن برخی اختلافات وجود دارد.

 

نمونه گیری آب دیگ بخار

نمونه برداری از آب دیگ یا آب تغذیه حتما باید بوسیله خنك كننده نمونه (شكل 4) انجام پذیرد. در غیر این صورت، امكان بروز خطا زیاد است. بعنوان مثال در نمونه برداری از آب دیگ بخار 10 بار، پس از نمونه گیری 16 درصد آب به بخار فلاش تبدیل می شود.

به این معنی كه غلظت املاح و محتویات نمونه 16 درصد بالاتر از نمونه ای است كه بوسیله خنك كننده نمونه تهیه می شود و خطای زیادی را به دنبال خواهد داشت.

 

نحوه محاسبه زیرآب ناپیوسته و مقایسه انواع زیرآب – بهینه سازی آب دیگ بخار