راندمان بویلر

محاسبه ی راندمان بویلر ها طبق استاندارد ASME PTC-4-1

Spread the love

راندمان بویلر که یکی از پارامترهای شاخص جهت ارزیابی عملکرد بویلر است، تأثیر قابل توجهی بر روی هزینه های مصرف سوخت، تعمیر و نگهداری و عمر مفید دستگاه دارد.

پارامترهای کلیدی که در راندمان بویلر مؤثر می باشند، به شرح ذیل است:

۱-  دمای گاز خروجی

دمای گاز خروجی همان دمای گازهای حاصل از احتراق است که از دودکش بویلر خارج می شود. میزان دمای گازهای خروجی مورد استفاده در محاسبات راندمان بویلر می باید واقعی بوده و از صحت کافی برخوردار باشد به نحوی که انعکاس دهنده مصرف واقعی سوخت بویلر باشد. لازم به ذکر است که شرایط اقلیمی محل پروژه در دمای گازهای خروجی تأثیرگذار است و باید مدنظر قرارگیرد. باید توجه داشت درصورتیکه دمای گازهای خروجی از دودکش، از حد مطلوبی پائینتر بیاید مشکلات کندانس پدید می آید.

۲- تعداد چرخش دود در بویلر

تعداد پاس هایی که گازهای داغ حاصل از احتراق قبل از خروج از بویلر طی می کند یکی از عوامل تعیین کننده جهت مقایسه بویلرها می باشد. به عنوان مثال یک بویلر سه پاس، سه فرصت جهت تبادل حرارتی مابین گازهای داغ و آب درون بویلر را فراهم می سازد، در نتیجه با توجه به اینکه دمای گاز قبل از خروج از بویلر کاهش یافته و حداکثر انرژی گرمایی جهت تبادل حرارت مورد استفاده واقع شده است، به علت ساختار فیزیکی مبدل حرارتی و ضریب انتقال حرارت، راندمان بالاتر و هزینه مصرف سوخت پائین تری را در مقایسه با بویلر دو پاس دارد.

۳-  سطح حرارتی

سطح حرارتی بویلر یکی از شاخص های قابل اهمیت جهت مقایسه پیشنهادات سازندگان می باشد. به طور کلی سطح حرارتی نشانگر این امر است که بویلر در چه شرایط سختی کار می کند. بویلرهایی که سطح حرارتی بالایی دارند دارای تنش حرارتی کمتری بوده که منجر به راندمان بیشتر، استهلاک کمتر و عمر مفید بیشتر خواهد شد.

۴- هوای اضافی

در عمل، احتراق کامل طبق شرایط ایده آل امکان پذیر نمی باشد و به منظور احتراق کامل هوای بیشتری نسبت به مقادیر تئوری مورد نیاز می باشد. این شرایط ناشی از عدم اختلاط  کامل هوا با کل اجزاء مورد احتراق می باشد. بنابراین هوای اضافی میزان هوایی است که علاوه بر هوای موردنیاز مشعل، جهت تکمیل احتراق می باید تأمین گردد. لیکن این امر بدان معنا نیست که هوای اضافی بیش از مورد نیاز تأمین گردد، چرا که وجود هوای اضافی برای پروسه احتراق یکی از زمینه های اتلاف انرژی در صنایع را فراهم می آورد.

از اینرو میزان هوای اضافی مورد نیاز می باید تحت کنترل قرارگیرد و طراحی بویلر به گونه ای انجام گیرد که احتراق در حداقل هوای اضافی صورت گیرد. تغییرات دما و فشار هوا می تواند باعث نوسانات در میزان هوای اضافی مورد نیاز بویلر شود. احتراق در مقادیر پائین هوای اضافی هم، منجر به افزایش مونوکسید کربن و تولید دوده در بویلر و نهایتاً کاهش راندمان بویلر می شود.

۵- تلفات تابشی و کنوکسیونی

انرژی حرارتی بصورت تابشی و کنوکسیونی از بدنه و اجزاء بویلر هدر میرود. تلفات حرارتی تابشی تابعی از دمای سطوح و فاصله تجهیزات تا سطوح سرد و تلفات حرارتی کنوکسیونی تابعی از دما و سرعت هوای محیط می باشد. میزان تلفات مذکور تابعی از ابعاد بویلر و دما و فشار کاری بویلر می باشد که بر روی راندمان بویلر تأثیرگذار است. با درنظر گرفتن حداقل دمای بدنه بویلر و ضخامت و دانسیته مناسب عایق، میتوان تلفات حرارتی را به حداقل رساند.

۶- ترکیبات سوخت

ترکیبات شیمایی سوخت تأثیر به سزایی بر روی راندمان بویلر دارد. بنابراین به منظور دستیابی به محاسبات واقعی راندمان، صحت مقادیر ترکیبات سوخت مورد استفاده می باید بررسی گردد، چرا که در نظرگرفتن سوختی با مشخصات ایده آل راندمان را به طور غیر واقعی افزایش می دهد.

۷- دمای محیط

دمای محیط اثرات قابل توجهی بر روی کارآیی بویلر دارد. هنگام بررسی محاسبات راندمان، شرایط دمایی محیط می باید مدنظر قرارگیرد. از این رو به منظور دستیابی به راندمان بالاتر، توصیه می گردد که هوای محیط اطراف بویلر گرم باشد.

۸- تطابق مشعل با بویلر

نحوه عملکرد بویلر بر مبنای قابلیت و توانایی مشعل و بویلر و کنترل کارکرد هماهنگ آنهاست. مشعلی که تطابق لازم با بویلر را نداشته باشد، راندمان پائین تری داشته و هزینه های مصرف انرژی و تعمیر و نگهداری بیشتری را بدنبال خواهد داشت.

طبق استاندارد  ASME PTC-4-1 برای محاسبه ی راندمان بویلر، دو روش به شرح ذیل قابل محاسبه است:

  • الف- روش مستقیم یا روش انرژی ورودی به خروجی:

بر مبنای نسبت انرژی خروجی به انرژی ورودی قابل محاسبه است.

  • ب- روش غیرمستقیم یا روش تلفات حرارتی:

بر پایه احتساب کلیه تلفات حرارتی بویلر بنا شده است و با احتساب  تفاضل مقادیر تلفات دودکش و تابشی و کنوکسیونی از میزان ۱۰۰% حاصل می شود.

 

محاسبه راندمان بویلر به روش مستقیم:

محاسبه ی بازده بویلر با روش مستقیم که از طریق رابطه ی زیر قابل محاسبه است، یک روش سریع و نسبتا ساده است :

راندمان بویلربه طوریکه داریم:

Q: مقدار بخار تولید شده برحسب (kg/h)

q: مقدار سوخت مصرف شده برحسب (kg/h)

GCV: ارزش حرارتی سوخت بر حسب (kCal/kg)

H: آنتالپی بخار بر حسب (kCal/kg)

h: آنتالپی آب ورودی بر حسب (kCal/kg)

مزایا و معایب روش مستقیم

مزایا:

  • محاسبه ی راندمان با این روش ساده و سریع است
  • به تعداد پارامترهای کمتری برای محاسبه نیاز دارد
  • به تعداد ابزارهای کمتری برای مانیتور کردن راندمان از طریق این روش نیاز است

معایب:

  • این روش، درک صحیحی از علت بالا یا پایین بودن راندمان را به اپراتور نمیدهد
  • افت های راندمان توسط این روش، قابل محاسبه نیستند
  • در صورتیکه بخار تولید شده، حاوی آب باشد یا به عبارت دیگر، خیس باشد، ممکن است نسبت تبخیر با راندمان، به اشتباه برداشت شوند

محاسبه راندمان بویلر به روش غیر مستقیم

روش اتلاف حرارتی که روشی بسیار دقیق و صحیح برای تعیین بازده بویلر می باشد به طریق زیر قابل محاسبه است:

حرارت اتلافی – ۱۰۰ % = بازده بویلر

و تلفات حرارتی هم عبارتند از:

– تلفات حرارتی محسوس گازهای خروجی از دودکش

– تلفات حرارتی ناشی از هیدروژن و رطوبت (که در اثر سوختن هیدروژن در پروسه احتراق ، بخار آب تولید می شود. این بخار آب دربرگیرنده گرمای نهان تبخیر است که آب در پروسه تغییر فاز به بخار این مقدار انرژی گرمایی را دریافت نموده است.)

– تلفات ناشی از احتراق ناقص

– تلفات ناشی از مواد قابل احتراق موجود در دوده

– تلفات حرارتی تابشی و کنوکسیونی از بدنه و اجزاء بویلر

راندمان بویلر

جهت دریافت و خرید فایل پاورپوینت  و PDF کامل این مقاله که علاوه بر مطالب مذکور، حاوی محاسبات مربوط به روش غیرمستقیم و  همچنین مثال حل شده ی کاملا تشریحی میباشد، به لینک زیر مراجعه فرمائید:

http://tajhizpro.sellfile.ir/prod-1227024-%D9%85%D8%AD%D8%A7%D8%B3%D8%A8%D9%87+%DB%8C+%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%AF%D9%85%D8%A7%D9%86+%D8%A8%D9%88%DB%8C%D9%84%D8%B1+%D9%87%D8%A7+%D8%A8%D9%87+%D8%B1%D9%88%D8%B4+%D9%85%D8%B3%D8%AA%D9%82%DB%8C%D9%85+%D9%88+%D8%BA%DB%8C%D8%B1+%D9%85%D8%B3%D8%AA%D9%82%DB%8C%D9%85.html