کنترل بلودان بویلر در دیگ بخار

تیر ۶, ۱۳۹۴

بلودان چیست؟

بلودان بویلر، آبی است که به صورت عمدی از بویلر به دور ریخته می‌شود تا از تجمع ناخالاصی ها در اثر تبخیر پیوسته بخار جلوگیری کند.

کنترل بلودان بویلر، جهت کنترل آب دیگ بخار از نظر دارا بودن شرایطی که موجب خوردگی، رسوب، تراوش املاح و دیگر مشکلات نگردد، لازم است بر اساس مشخصاتی نسبت به خارج کردن آب دیگ بخار از طریق زیر آب(blowdown) اقدام نمود.

در این مقاله به بررسی کنترل بلودان بویلر از منظر عوامل محدود کننده، بهبودسازی، روش های تخلیه و صرفه جویی انرژی می پردازیم.

کنترل بلودان بویلر

این روش در خارج نمودن ذرات معلق بسیار موثر است. تشکیل جامدات در دیگ بخار به سبب آلودگی آب تغذیه به دیگ بخار، ته نشینی به سبب عدم بهبودسازی داخلی و یا محدودیت بیش از اندازه نمک ها می‌باشد.

نهایتا جایگزینی آب خارج شده از طریق زیرآب با آب تازه‌ای صورت خواهد گرفت. درصد تخلیه دیگی بخار از رابطه زیر محاسبه می‌گردد.

درصد تخلیه = ۱۰۰ * مقدار آب تغذیه / مقدار آب تخلیه شده

حدود تغییرات زیرآب برای آب تغذیه به دیگ بخار با کیفیت بسیار بالا کمتر از یک درصد خواهد بود ولی برای سیستم های بحرانی که آبی با کیفیت ضعیف و بد دارند می‌تواند حتی بالاتر از ۲۰ درصد هم باشد.

در واحدهائی که نرم سازی آب تغذیه به دیگ بخار توسط سدیم زئولیت انجام گردیده است مقدار درصد زیرآب از طریق آزمایش کلراید صورت می‌گیرد.

در دیگ های بخار با فشار بالا جهت تعیین درصد تخلیه ممکن است از یک ماده خنثی محلول بعنوان ردیاب که به آب دیگ بخار افزوده می‌گردد استفاده نمود.

جدول ۱-۱۶ چگونگی محاسبه در مورد درصد تخلیه را معلوم می دارد.

عوامل محدود کننده در تخلیه Limiting Factors Affecting Blowdown

اولین هدف از تخلیه، نگهداری از مواد جامد معلق در دیگ بخار بر اساس ضوابط داده شده می‌باشد. این ضوابط در شرایط عادی مرتبط با فشار دیگ بخار است. در بعضی مواقع که آب دیگ بخار دستخوش آلودگی های حاد گردد می‌بایستی نسبت به تخلیه آن سریعا اقدام نمود.

تخلیه در شرایط عملیاتی تا حذف ماده آلوده کننده ادامه خواهد یافت. مقدار نیاز به تخلیه مربوط به طراحی، شرایط عملیاتی و میزان آلودگی آب تغذیه به دیگ بخار می‌باشد. در بیشتر سیستم ها براساس میزان قلیائیت، سلیس و ذرات معلق معلوم خواهد گردید.

سال های متمادی مقدار تخلیه بر اساس محدودیت از آلودگی آب دیگ بخار بود که توسط انجمن سازندگان دیگ بخار در آمریکا برقرار گردید، که تضمینی در درجه خلوص بخار بوده است.

محافظت از دیگ بخار به کمک بلودان

بهبودسازی داخلی آب تغذیه دیگ بخار

با توجه به موازنه مواد در دیگ بخار مشخص است که مقدار مواد جامد که از طریق آب تغذیه به دیگ وارد می‌گردد، مواد جامدی خواهد بود، که از طریق زیرآب باید خارج گردد یعنی دو طرف رابطه ۳ را در ۱۰۰ / F_S * W_S ضرب می‌نمائیم.

استاندارد مذکور حتی در مورد دیگ های بخاری که دارای ماهیت عمومی و قابل اجرا بطور مجزی نبودند رعایت می‌گردید.

در جدول ۲-۱۵ مشخصات اجرائی دیگ بخار با فشار های مختلف که از طرف انجمن دیگ بخار در آمریکا تدوین گردیده است مورد استفاده می‌باشد.

بکارگیری مشخصات اجرائی فوق بطور کامل تضمینی کافی در کنترل رسوب، جلوگیری از تراوش املاح و در نتیجه دارا بودن کیفیت بسیار خوب می‌باشد.

قضاوت مهندسی خوب باید با استفاده در همه موارد باشد، زیرا هر دیگ بخار دارای ویژگی های متفاوتی است که ممکن است محدودیت های کنترل مختلفی را داشته باشد.

عوامل مکانیکی دخیل در زیرآب

تعداد زیادی از عوامل مکانیکی می‎تواند در محدودیت های زیر آب موثر باشد این عوامل شامل طراحی دیگ بخار، دسته بندی، سطح آب، مشخصات بار دیگ بخار و نوع سوخت مصرفی در کوره دیگ بخار می‎باشد.

در بسیاری از موارد برای سیستم خاص محدودیت های کنترل در تخلیه را از طریق تجربه عملی، بازرسی دستگاه ها و آزمایش درجه خلوص بخار می‌توان معلوم داشت.

در بعضی مواقع ممکن است از استانداردهای محدود کننده در مورد زیر آب که شامل مجموع جامدات، (هدایت الکتریکییسیلیس و یا قلیائیت می‌باشد تجاوز نمود.

استفاده از ضد کف این اجازه را خواهد داد تا نسبت به افزایش مقدار جامدات از حد معمول فراتر رویم (شکل۱-۱۶). استفاده از کلنت و پخش کننده ها بهبود سازی داخلی آب تغذیه به دیگ بخار ممکن است اجازه افزایش میزان بعضی از مقادیر را در آب دیگ بخار داشته باشیم.

جدول ۲-۱۶ مقادیر پیشنهادی در مورد کنترل دیگ بخار در فشارهای مختلف (۱)

حداکثر مقادیر ممکن برای هر سیستم ویژه فقط از طریق تجربی امکان پذیر است تاثیر مشخصات آب بر روی کیفیت بخار را می‌توان با آزمایش درجه خلوص بخار معلوم داشت.

بعضی از دیگ بخار بعلت طراحی غیر معمول، عملیات مجاز و با استفاده استثنائی از آب عاری از کاتیون یا آنیون ممکن است احتیاج به مقدار زیرآب کمتر از حد معمول داشته باشند.

بعلت فلسفه محافظه کارانه در عملیات بعضی از دیگ های بخار واحدها احتمال دارد مقدار تخلیه کمتر از نیازی باشد که باید انجام گیرد.

شکل ۱-۱۶

بلودان پیوسته دیگ بخار

روش های تخلیه Blowdown Methods

در این قسمت از مبحث کنترل بلودان بویلر به روش های تخلیه در دیگ های بخار مبتنی بر دو نوع است :

الف-تخلیه دائمی Continuous Blowdown

این روش تخلیه معمولا از قسمت بالائی آب دیگ بخار بصورت دائمی صورت می‌گیرد تاثیر این نوع تخلیه خارج نمودن نمک های تغلیظ شده و ذرات معلق در آب دیگ بخار می‌باشد.

با این روش به آسانی قادر به کنترل کیفیت آب دیگ بخار در محدوده انتظار خواهیم بود. ضمنا مقدار آبی که با روش تخلیه دائمی خارج می‌گردد به مراتب کمتر از تخلیه‌ای است که به روش تناوبی صورت می‌گیرد.

به هرحال انتظار می‌رود با کاهش تخلیه موفق به کاهش هزینه سوخت در دیگ بخار گردیم.

ب-تخلیه نوبتی Intermittent Blowdown

در این روش تخلیه آب در دیگ بخار بصورت نوبتی از قسمت پائینی ماد درام (mud drum) صورت گرفته و بدین طریق لجن های جمع شده در قسمت زیری دیگ بخار خارج می‌گردد.

امکان نگهداری کیفیت دیگ بخار بصورت ثابت یا بازیافت حرارت با این روش امکان پذیر نمی‌باشد.

کاهش تخلیه Reduction Of Blowdown

جهت نگهداری نمک های محلول در حد انتظار در دیگ های بخار ناچار به استفاده از سیستم تخلیه در دیگ بخار می‌باشیم.

با توجه به طراحی در دیگ های بخار مدرن که دارای حجم تولید بالا و انتقال حرارت زیاد در واحد سطح می‎باشند لذا وارد شدن ناخالصی ها و یا سختی حتی در حد بسیار جزئی منجر به تشکیل رسوب و مشکلات دیگری می‌گردد که لزوم استفاده از تخلیه بیشتر را ضروری می‌نماید.

با استفاده از بهبود سازی داخلی تغذیه به دیگ بخار و مصرف مواد شیمیایی از انواع پلیمر و پخش کننده ها موفق به تشکیل نشدن رسوب و لجن در دیگ بخار خواهیم گردید.

مثال هایی از کاهش در میزان تخلیه

کاهش در میزان تخلیه، از دست ندادن حرارت و صرفه جویی در مصرف سوخت است. مثال های زیر نمونه‌ای در این مورد می‎باشد.

الف-قیمت گرمای از دست رفته از طریق تخلیه Heat Cost Blowdoen Water

Q_B -قیمت گرمای از دست رفته از طریق تخلیه برای هر تن برحسب ریال عبارت است از :

B-مقدار تخلیه برحسب تن

I^۰-آنتالپی آب دیگ بخار برحسب کیلوکالری /کیلوگرم

I-آنتالپی آب تغذیه دیگ بخار برحسب کیلوکالری /کیلوگرم

a-بازده دیگ بخار برحسب درصد

C-ارزش حرارتی سوخت بر حسب کیلوکالری /کیلوگرم

a-قیمت سوخت برحسب ریال در کیلوگرم

جهت تعیین قیمت گرمای از دست رفته برای دیگ بخار با فشار ۸ کیلوگرم بر سانتی متر مربع خواهیم داشت.

مقدار تخلیه یک تن آب، درجه حرارت آب تغذیه به دیگ بخار ۲۰ درجه سانتی‌گراد، بازده دیگ بخار ۸۵ درصد، ارزش حرارتی سوخت سنگین ۱۰.۰۰۰ کیلو کالری بر کیلوگرم و قیمت هر کیلوگرم از سوخت ۳۰۰۰ ریال باشد.

آنتالپی آب تغذیه دیگ بخار در ۲۰ درجه سانتی گراد برابر ۲۰ کیلوکالری در کیلوگرم و آنتالپی آب دیگ بخار در فشار ۸ کیلوگرم بر سانتی متر مربع برابر ۳/۱۷۱ کیلوگرم است:

محاسبات فوق نشان می‌دهد که با تخلیه یک تن آب مقدار ۵۳۴۰۰ ریال بابت قیمت گرمای از دست رفته باید بپردازیم. ریال ۵۳۴۰۰ = Q_Bz

صرفه جوئی در انرژی به جهت کاهش تخلیه Energy Saving By Reduction Of Blowdown

دیگ بخاری با فشار عملیاتی ۷ کیلوگرم بر سانتی متر مربع با تخلیه ۱۲ درصد مقدار ۸/۶ تن در روز آب تخلیه می‌نماید.

جهت صرفه جوئی در انرژی مصرفی اقدام به کاهش تخلیه به میزان ۷ درصد و مقدار ۸/۳ تن در روز گردید. با توجه به داده های زیر محاسبه مربوط به صرفه جوئی در انرژی برابر است با :

تعداد روزهایی از ماه که دیگ بخار در سرویس است معادل ۲۵ روز می‌باشد. سوخت مصرفی از نفت کوره سنگین دارای ارزش حرارتی ۱۰.۰۰۰ کیلوکالری در هر کیلوگرم می‌باشد.

قیمت هر کیلوگرم از سوخت بر مبنای فروش به خارج از کشور برابر یک دلار معادل ۳۰۰۰ ریال است. بازدهی دیگ بخار برابر ۸۵ درصد می‌باشد.