کنترل بلودان بویلر در دیگ بخار

بلودان چیست؟

بلودان بویلر، آبی است که به صورت عمدی از بویلر به دور ریخته می‌شود تا از تجمع ناخالصی ها در اثر تبخیر پیوسته بخار جلوگیری کند. کنترل بلودان بویلر، جهت كنترل آب ديگ بخار از نظر دارا بودن شرايطی كه موجب خوردگی، رسوب، تراوش املاح و ديگر مشكلات نگردد، لازم است بر اساس مشخصاتی نسبت به خارج كردن آب ديگ بخار از طريق زير 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

اين روش در خارج نمودن ذرات معلق بسيار موثر است. تشكيل جامدات در ديگ بخار به سبب آلودگی آب تغذيه به ديگ بخار، ته نشينی به سبب عدم بهبودسازی داخلی و يا محدوديت بيش از اندازه نمك ها می‌باشد.

نهايتا جايگزينی آب خارج شده از طريق زيرآب با آب تازه‌ای صورت خواهد گرفت. درصد تخليه ديگی بخار از رابطه زير محاسبه می‌گردد.

درصد تخليه = 100 * مقدار آب تغذيه / مقدار آب تخليه شده

حدود تغييرات زيرآب برای آب تغذيه به ديگ بخار با كيفيت بسيار بالا كمتر از يك درصد خواهد بود ولی برای سيستم های بحرانی كه آبی با كيفيت ضعيف و بد دارند می‌تواند حتی بالاتر از 20 درصد هم باشد.

در واحدهائی كه نرم سازی آب تغذيه به ديگ بخار توسط سديم زئوليت انجام گرديده است مقدار درصد زيرآب از طريق آزمايش كلرايد صورت می‌گيرد.

در ديگ های بخار با فشار بالا جهت تعيين درصد تخليه ممكن است از يك ماده خنثی محلول بعنوان ردياب كه به آب ديگ بخار افزوده می‌گردد استفاده نمود. جدول 1-16 چگونگی محاسبه در مورد درصد تخليه را معلوم می دارد.

 

عوامل محدود كننده در تخليه Limiting Factors Affecting Blowdown

اولين هدف از تخليه، نگهداری از مواد جامد معلق در ديگ بخار بر اساس ضوابط داده شده می‌باشد. اين ضوابط در شرايط عادی مرتبط با فشار ديگ بخار است. در بعضی مواقع كه آب ديگ بخار دستخوش آلودگی های حاد گردد می‌بايستی نسبت به تخليه آن سريعا اقدام نمود.

تخليه در شرايط عملياتی تا حذف ماده آلوده كننده ادامه خواهد يافت. مقدار نياز به تخليه مربوط به طراحی، شرايط عملياتی و ميزان آلودگی آب تغذيه به ديگ بخار می‌باشد. در بيشتر سيستم ها براساس ميزان قليائيت، سليس و ذرات معلق معلوم خواهد گرديد.

سال های متمادی مقدار تخليه بر اساس محدوديت از آلودگی آب ديگ بخار بود كه توسط انجمن سازندگان ديگ بخار در آمريكا برقرار گرديد، كه تضمينی 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 ديگ بخار مشخص است كه مقدار مواد جامد كه از طريق آب تغذيه به ديگ وارد می‌گردد، مواد جامدی خواهد بود، كه از طريق زيرآب بايد خارج گردد يعنی دو طرف رابطه 3 را در 100 / F_S * W_S ضرب می‌نمائيم.

استاندارد مذكور حتی در مورد ديگ های بخاری كه دارای ماهيت عمومی و قابل اجرا بطور مجزی نبودند رعايت می‌گرديد.

در جدول 2-15 مشخصات اجرائی ديگ بخار با فشار های مختلف كه از طرف انجمن ديگ بخار در آمريكا تدوين گرديده است مورد استفاده می‌باشد.

بكارگيری مشخصات اجرائی فوق بطور كامل تضمينی كافی در كنترل رسوب، جلوگيری از تراوش املاح و در نتيجه دارا بودن كيفيت بسيار خوب می‌باشد.

قضاوت مهندسی خوب بايد با استفاده در همه موارد باشد، زيرا هر ديگ بخار دارای ويژگی های متفاوتی است كه ممكن است محدوديت های كنترل مختلفی را داشته باشد.

 

عوامل مکانیکی دخیل در زیرآب

تعداد زيادی از عوامل مكانيكی می‎تواند در محدوديت های زير آب موثر باشد اين عوامل شامل طراحی ديگ بخار، دسته بندی، سطح آب، مشخصات بار ديگ بخار و نوع سوخت مصرفی در كوره ديگ بخار می‎باشد.

در بسياری از موارد برای سيستم خاص محدوديت های كنترل در تخليه را از طريق تجربه عملی، بازرسی دستگاه ها و آزمايش درجه خلوص بخار می‌توان معلوم داشت. در بعضی مواقع ممكن است از استانداردهای محدود كننده در مورد زير آب كه شامل مجموع جامدات، (هدايت الكتريكيیسيليس و يا قليائيت می‌باشد تجاوز نمود.

استفاده از ضد كف اين اجازه را خواهد داد تا نسبت به افزايش مقدار جامدات از حد معمول فراتر رويم (شكل1-16). استفاده از كلنت و پخش كننده ها بهبود سازی داخلی آب تغذيه به ديگ بخار ممكن است اجازه افزايش ميزان بعضی از مقادير را در آب ديگ بخار داشته باشيم.

جدول 2-16 مقادير پيشنهادی در مورد كنترل ديگ بخار در فشارهای مختلف (1)

حداكثر مقادير ممكن برای هر سيستم ويژه فقط از طريق تجربی امكان پذير است تاثير مشخصات آب بر روی كيفيت بخار را می‌توان با آزمايش درجه خلوص بخار معلوم داشت. بعضی از ديگ بخار بعلت طراحی غير معمول، عمليات مجاز و با استفاده استثنائی از آب عاری از كاتيون يا آنيون ممكن است احتياج به مقدار زيرآب كمتر از حد معمول داشته باشند. بعلت فلسفه محافظه كارانه در عمليات بعضی از ديگ های بخار واحدها احتمال دارد مقدار تخليه كمتر از نيازی باشد كه بايد انجام گيرد.

شكل 1-16

بلودان پیوسته دیگ بخار

روش های تخليه Blowdown Methods

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

الف-تخليه دائمی Continuous Blowdown

اين روش تخليه معمولا از قسمت بالائی آب ديگ بخار بصورت دائمی صورت می‌گيرد تاثير اين نوع تخليه خارج نمودن نمك های تغليظ شده و ذرات معلق در آب ديگ بخار می‌باشد. با اين روش به آسانی قادر به كنترل كيفيت آب ديگ بخار در محدوده انتظار خواهيم بود. ضمنا مقدار آبی كه با روش تخليه دائمی خارج می‌گردد به مراتب كمتر از تخليه‌ای است كه به روش تناوبی صورت می‌گيرد.

به هرحال انتظار می‌رود با كاهش تخليه موفق به كاهش هزينه سوخت در ديگ بخار گرديم.

ب-تخليه نوبتی  Intermittent Blowdown

در اين روش تخليه آب در ديگ بخار بصورت نوبتی از قسمت پائينی ماد درام (mud drum) صورت گرفته و بدين طريق لجن های جمع شده در قسمت زيری ديگ بخار خارج می‌گردد. امكان نگهداری كيفيت ديگ بخار بصورت ثابت يا بازيافت حرارت با اين روش امكان پذير نمی‌باشد.

 

كاهش تخليه Reduction Of Blowdown

جهت نگهداری نمك های محلول در حد انتظار در ديگ های بخار ناچار به استفاده از سيستم تخليه در ديگ بخار می‌باشيم. با توجه به طراحی در ديگ های بخار مدرن كه دارای حجم توليد بالا و انتقال حرارت زياد در واحد سطح می‎باشند لذا وارد شدن ناخالصی ها و يا سختی حتی در حد بسيار جزئی منجر به تشكيل رسوب و مشكلات ديگری می‌گردد كه لزوم استفاده از تخليه بيشتر را ضروری می‌نمايد.

با استفاده از بهبود سازی داخلی تغذيه به ديگ بخار و مصرف مواد شيميايی از انواع پليمر و پخش كننده ها موفق به تشكيل نشدن رسوب و لجن در ديگ بخار خواهيم گرديد.

مثال هایی از کاهش در میزان تخلیه

كاهش در ميزان تخليه، از دست ندادن حرارت و صرفه جويی در مصرف سوخت است. مثال های زير نمونه‌ای در اين مورد می‎باشد.

الف-قيمت گرمای از دست رفته از طريق تخليه Heat Cost Blowdoen Water

Q_B -قيمت گرمای از دست رفته از طريق تخليه برای هر تن برحسب ريال عبارت است از :

B-مقدار تخليه برحسب تن

I⁰-آنتالپی آب ديگ بخار برحسب كيلوكالری /كيلوگرم

I-آنتالپی آب تغذيه ديگ بخار برحسب كيلوكالری /كيلوگرم

a-بازده ديگ بخار برحسب درصد

C-ارزش حرارتی سوخت بر حسب كيلوكالری /كيلوگرم

a-قيمت سوخت برحسب ريال در كيلوگرم

جهت تعيين قيمت گرمای از دست رفته برای ديگ بخار با فشار 8 كيلوگرم بر سانتی متر مربع خواهيم داشت.

مقدار تخليه يك تن آب، درجه حرارت آب تغذيه به ديگ بخار 20 درجه سانتی‌گراد، بازده ديگ بخار 85 درصد، ارزش حرارتی سوخت سنگين 10.000 كيلو كالری بر كيلوگرم و قيمت هر كيلوگرم از سوخت 3000 ريال باشد.

آنتالپی آب تغذيه ديگ بخار در 20 درجه سانتی گراد برابر 20 كيلوكالری در كيلوگرم و آنتالپی آب ديگ بخار در فشار 8 كيلوگرم بر سانتی متر مربع برابر 3/171 كيلوگرم است:

محاسبات فوق نشان می‌دهد كه با تخليه يك تن آب مقدار 53400 ريال بابت قيمت گرمای از دست رفته بايد بپردازيم. ريال 53400 = Q_Bz

 

صرفه جوئی در انرژی به جهت كاهش تخليه Energy Saving By Reduction Of Blowdown

ديگ بخاری با فشار عملياتی 7 كيلوگرم بر سانتی متر مربع با تخليه 12 درصد مقدار 8/6 تن در روز آب تخليه می‌نمايد. جهت صرفه جوئی در انرژی مصرفی اقدام به كاهش تخليه به ميزان 7 درصد و مقدار 8/3 تن در روز گرديد. با توجه به داده های زير محاسبه مربوط به صرفه جوئی در انرژی برابر است با :

تعداد روزهايی از ماه كه ديگ بخار در سرويس است معادل 25 روز می‌باشد. سوخت مصرفی از نفت كوره سنگين دارای ارزش حرارتی 10.000 كيلوكالری در هر كيلوگرم می‌باشد. قيمت هر كيلوگرم از سوخت بر مبنای فروش به خارج از كشور برابر يك دلار معادل 3000 ريال است. بازدهی ديگ بخار برابر 85 درصد می‌باشد.

Q =4000.000 ريال در ماه

با توجه به محاسبه بالا چنانچه هزينه تهيه آب تغذيه به ديگ بخار برای يك تن برابر 120000 ريال باشد. مبلغی كه بابت صرفه جوئی در آب جبرانی حاصل گرديد.

(6/8-3/8)×25×120.000

3×25×120.000=9.000.000 ريال در ماه

منبع : نقش آب و کنترل خوردگی در صنايع نويسنده: احمد نمازی

 

محافظت از دیگ بخار به کمک بلودان

قبل از اینکه جریان آب دیگ بخار به آن وارد شود باید از نظر وجود مواد شیمیایی بررسی شود. تا اگر موادی که باعث خوردگی می شوند در آن وجود داشته باشد حذف گردد. وجود این عناصر در نهایت باعث افت کیفیت بخار در یک فرآیند می‌شود. در این مقاله با محافظت از دیگ بخار به کمک بلودان آشنا خواهید شد.

اوووپس! نمی توانیم فرم شما را بیابیم.

نقش کنترل بلودان در محافظت از دیگ بخار

محافظت از دیگ بخار با بلودان به صورت زیر انجام می شود:

مواد شیمیایی موجود در آب ورودی به دیگ بخار از طریق لوله تغذیه باید حذف شوند. عدم انجام اینکار می تواند سیستم دیگ را تحت تاثیر عواملی چون خوردگی، شکننده شدن و ترک خوردگی قرار دهد. بنابراین تعادل شیمیایی مناسب باید درون دیگ بخار حفظ شود. این مورد بوسیله کنترل بلودان انجام خواهد شد.

کنترل بلودان شامل فعال کردن مکانیسم شیر تخلیه واقع در درام بویلر و تخلیه درصد کمی از آب دیگ بخار که حاوی جامدات محلول و رسوبات غیر محلول هستند از زیر سطح آب دیگ بخار است. به منظور حفظ تعادل شیمیایی درون دیگ، مقدار مواد شیمیایی که از طریق بلودان خارج می شوند، باید برابر با مقدار مواد شیمیایی باشد که از طریق آب تغذیه وارد می شوند. از آنجا که نرخ بخار خروجی متفاوت است میزان تغذیه آب متغیر بوده و به همان دلیل میزان تخلیه نیز کاهش پیدا می کند.

مطلب پیشنهادی : خصوصیات مهم آب تغذیه دیگ بخار و بویلر های بخار چیست؟

برای خنک کاری آب بلودان شده دیگ بخار و خالی کردن آن در محیط از منبع بلودان استفاده می شود. برای انجام عمل زیر آب کشی وقتی هنوز آب داغ باشد یا شیر اطمینان هنوز باز باشد، نمیتوان سیال داغ را که در فشار پایین تر سریعا به بخار تبدیل می شود با روش های معمول تخلیه نمود.

بنابراین وجود مخزن بلودان برای نگهداری آب داغ همراه با بخار تا زمان خنک شدن نیاز است. برای منبع بلودان می توان از مخازن فلزی که می توانند به صورت زیر زمینی یا رو زمینی هستند استفاده شود. در این مخزن دما و فشار آب تخلیه شده یا آب خروجی شیر اطمینان کاهش پیدا می کند.

دما و فشار طراحی منبع بلودان

برای مشخص کردن فشار برای یک مخزن بلودان حداکثر فشار کاری دیگ بخار محاسبه شده و یک چهارم آن بعنوان فشار مخزن بلودان در نظر گرفته می شود. دمایی که در زمان طراحی در نظر گرفته می شود نیز باید حداقل برابر یا بیشتر از دمای اشباع فشار طراحی مخزن باشد.

ابعاد منبع بلودان

با توجه به فشار بویلر و سایز لوله آن ابعاد مخزن بلودان مشخص می شود. فشار داخل منبع در هیچ شرایطی نباید بیشتر از 0.35 بار شود حجم مخزن هم باید به اندازه ای باشد. ابعاد منبع بلودان به فشار بویلر و سایز لوله بلودان بستگی دارد. ونت منبع باید یه اندازه کافی بزرگ باشد تا فشار داخل منبع بیشتر از 0.35 bar g نشود. حجم مخزن هم باید به اندازه ای باشد که دمای آب سرریز شده از آن از 43ºC تجاوز نکند.

تراوش املاح آب ديگ بخار (carry over) در آب بویلر

نحوه عملکرد منبع بلودان

مقداری آب ساکن همیشه در منبع بلودان وجود دارد که باید در کمترین میزان دو برابر آب بلودان باشد. آب ساکن موجود در منبع بلودان تقریبا نصف مخزن است و بقیه مخزن فضای خالی است.

ونت منبع بلودان

برای ارسال بخار به خارج دیگ بخار باید از ونت بلودان استفاده نمود تا آب از طریق لوله به همراه بخار به بیرون نرود. در انتهای لوله ونت کلاهک ونت وجود دارد و این لوله بصورت صاف است.

سیستم خنک کاری منبع بلودان

با توجه به اینکه ممکن است دمای آب بلودان شده از حد مجاز بیشتر شود در نظر گرفتن یک سیستم خنک کاری ضروری است. یکی از بهترین گزینه های برای چنین کاری شیر کنترلی خود عملگر است. با باز شدن این شیر آب سرد به داخل مخزن وارد شده و عملیات سرد کردن انجام می دهد.

مزایا بلودان

• سطح TDS آب را در حد مجاز نگه می دارد.
• از خوردگی و پوسته پوسته شدن لوله های دیگ بخار جلوگیری می کند.
• حذف آلاینده ها از بخار و تولید بخار خالص

معایب بلودان

• در صورت عدم مراقبت صحیح و برنامه ریزی مناسب بلودان آب باعث کاهش تلفات گرما و فشار می شود.
• کم شدن دما و فشار دیگ بخار باعث کاهش کارایی آن می شود

تعیین نرخ بلودان

برای اینکه دبی بلودان را محاسبه نماییم باید ابتدا درصد مجاز مواد جامد غیر محلول (TDS) در آب را مشخص نموده و همچنین مقدار مجاز ذرات غیر محلول در آب تغذیه بویلر را بدانیم. محدوه مجاز ذرات جامد غیر محلول با تغییر فشار کاری بویلر متفاوات می شود.

نرخ بلودان از رابطه زیر محاسبه می شود:

(qBD = qS fc / (bc – fc

qBD نرخ بلودان بر حسب kg/hr

qS میزان مصرف بخار بر حسب کیلوگرم در ساعت

fc مقدار جامدات حل شده – TDS – در آب تغذیه ppm است

bc حداکثر مقدار مجاز جامدات حل شده – TDS – در آب دیگ بخار در ppm است

منبع :thermodyneboilers

بازیافت حرارتی بلودان، افزایش هزینه های تامین انرژی جهت فراهم نمودن محصول مورد نیاز بخش های مختلف فرآیندهای صنعتی، باعث می شود که بازیافت انرژی تولیدی در صنایع پشتیبانی کارخانه ها امری اجتناب ناپذیر باشد. دیگ بخار یکی از اصلی ترین بخش های موجود در اکثر کارخانه ها می باشد که وظیفه آن تامین بخار با دما و فشار موردنظر برای بخش های مختلف می باشد.

 

پدیده کاویتاسیون

پدیده کاویتاسیون در پمپ های تغذیه، سبب ایجاد محدودیت در پیش گرمایش آب تغذیه دیگ بخار  می شود، به همین دلیل تحلیل فرآیند اختلاط جریان های برگشتی واحدهای فرآیندی و آب خام صورت می پذیرد و میزان حداکثر اختلاف دمای قابل حصول محاسبه می شود.

همچنین پیش گرم کردن آب تغذیه، باعث کاهش مصرف سوخت مشعل بویلر گردیده است. میزان صرفه جویی حاصل از بازیافت حرارتی بلودان، سالانه در حدود 370146072 ریال و حداکثر اختلاف دمای دست یافتنی جهت پیش گرمایش 17 می باشد که نشان از اهمیت این سیستم دارد.

در حین تبخیر آب در دیگ بخار، ذرات جامد موجود در آب دیگ بخار در آن به جا مانده و ته نشین می شوند. ذرات حل نشده به مرور زمان، سبب تشکیل رسوب و لجن شده و باعث کاهش میزان انتقال حرارت می گردند. همچنین این ذرات باعث افزایش ایجاد کف در  سطح آب و نفوذ آب در داخل بخار خروجی، می شوند.

 

تخلیه آب بویلر

به منظور نگه داشتن میزان رسوبات و سختی های محلول در آب در حد استاندارد، آب بویلر با فواصل زمانی معین به هرز آب تخلیه می شود. این کار توسط دو سیستم مجزا صورت می گیرد.

1- بلودان تحتانی

که غالباً به صورت دستی و در زمان های متناوب انجام می گیرد (چندین بار در روز به مدت کمتر از یک دقیقه) تا لجن و رسوبات سنگین را از قسمت زیرین دیگ بخار تخلیه کند.

2- بلودان سطحی

به منظور تخلیه ذرات محلول متمرکز در نزدیکی سطح آب، طراحی شده است. این سیستم معمولاً به صورت پیوسته عمل کرده و اتوماتیک می باشد. بلودان ناکافی ممکن است منجر به حمل آب بویلر به درون بخار و نیز تشکیل کف و رسوب گردد. بلودان بیش از حد نیز، معادل با اتلاف آب، انرژی و مواد شیمیایی بکار رفته است.

مقدار بهینه بلودان تابعی از فاکتورهای مختلف نظیر نوع بویلر، فشار کاری، کیفیت آب ورودی و نوع سیستم تصفیه آب است. میزان بلودان معمولاً در حدود 4% الی 8% آب ورودی به بویلر است و در صورت بالا بودن سختی آب ورودی می تواند تا 10% نیز افزایش یابد.

برای کسب اطلاعات بیشتر، مقالات مربوطه را مطالعه فرمایید:

واحد تولید بخار قسمت دوم – آب تغذیه بویلر – بلودان – کنترل سطح

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

بازیابی انرژی دیگ های بخار