تشریح اجزای دیگ بخار :

۳-۱- مدارهای عملکرد دیگ های بخار :

یک دیگ بخار دارای چهار مدار زیر است :

  • مدار آب
  • مدار بخار
  • مدار سوخت و تجهیزات احتراق
  • مدار هوا و گازهای حاصل از احتراق

که در هر مدار مذکور دستگاهها و سیستمهای متعددی فعالیت می کنند تا ایجاد بخار داغ و کنترل آن برای بارگیری توسط توربین با اطمینان کافی صورت گیرد .

۳-۱-۱- مدار آب و بخار و اجزای آن :

آب در دیگ به وسیله پمپهای تغذیه دیگ از طریق شیرهای یکطرفه به درون دیگ رانده می شود . شیر یکطرفه مانع پس زدن آب گرم از دیگ می گردد . شیر مورد نظر و دیگر انواع آن را می توان در کتابهای مربوط به شیرها و لوله کشی جستجو کرد . آب در سیستم تغذیه ، بعد از شیرهای یکطرفه به اکونومایزر وارد می شود . در آنجا از گازهای خروجی دیگ مقداری حرارت کسب می کند و سپس وارد درام دیگ  می گردد . شکل های زیر یک نوع درام نیروگاه ۴۰۰MW را نشان می دهد . درام به مثابه مخزنی است برای انواع دیواره های لوله ای دیگ ،که به عنوان اتاقک جداسازی آب ازبخارنیز ، قبل از آنکه بخار به سوپرهیتر (  Super Heater) برود ، عمل می کند . آب از طریق لوله های پایین رونده از درام دیگ بخار ، به نام مقسم ( Header ) واقع در پایین دیگ بخار می رود . دیواره بویلر متشکل از یک ردیف لوله های نزدیک به هم است که حول اتاق احتراق (کوره ) و دیگر قطعات دیگ قرار گرفته اند تا از حرارت تابشی کوره جلوگیری شود .

دیواره های لوله ای کوره دیگ ، که در معرض آتش ناشی از احتراق سوخت هستند ، به عنوان نواحی عمده بخارسازی به حساب می آیند . به این ترتیب ملاحظه می شود که لفظ دیواره آبی ، به هر حال اسم بی مسمایی است . لوله های دیواره کوره در اصل حاوی مخلوط آب و بخار ( دو فازه ) هستند . وزن مخصوص مخلوط مورد نظر کمتر از وزن مخصوص محتوای لوله های پایین آورنده است ، از این رو مخلوط دو فازه با سرعت به درام وارد می شود تا آب جای آنها را در پایین ترین قسمت دیواره های آبی بگیرد . مخلوط آب و بخار که وارد درام می شود ، به وسیله سیکلون ها حرکت چرخشی می کند و بخار از آب جدا می گردد . بخار جدا شده پس از عبور از ردیف های خشک کن ها ، قطرات آب خود را پس داده و بصورت اشباع وارد مقسم ورودی سوپر هیتر اولیه ( دما پایین ) می گردد .

در دوره راه اندازی ، قبل از ورود آب تغذیه به دیگ بخار ، امکان راکد ماندن آب در اکونومایزر و داغ شدن بیش از حد آن وجود دارد . برای احتراز از این حالت از درام دیگ تا ورودی اکونومایزر ، از یک ارتباط لوله ای برای به جریان انداختن مجدد آب استفاده می شود . ارتباط لوله ای مذکور از یک لوله پایین رونده ویک شیر جداساز تشکیل می گردد . در برخی از دیگهای بخار ، یک پمپ جریان نیز به کار می رود تا همواره صرفنظر از وزن مخصوص سیالهای موجود در اکونومایزر ، از جریان آب نیز اطمینان حاصل شود .

بخار خشک اشباع  خارج شده از درام ، به اولین طبقه از سوپرهیترها که سوپرهیتردما پایین نام دارد ، وارد می شود . این نوع سوپرهیترها اغلب از نوع تابشی است و به طور مستقیم شعله ناشی از احتراق را می بینند . البته در بعضی از طرحهای دیگر از نوع تابشی نبوده و در معرض گازهای حاصل از احتراق نصب می شوند . دمای بخار در طبقات مختلف سوپرهیترها تا دمای معینی ، که غالباً در واحدهایبخارساز ۵۳۸˚c است ، بصورت کنترل شده افزایش می یابد .

غالباً بعد از سوپرهیتر دما پایین ، به ترتیب سوپرهیترهای دما متوسط و دما بالا قرار می گیرند . کنترل دما همیشه در خروجی سوپرهیتر دما متوسط و ورودی سوپرهیتر دما بالا در دستگاهی به نام دی سوپرهیتر عملی می شود . در ورودی و خروجی هر سوپرهیتر ، مقسم هایی وجود دارد . مقسم ها برای ایجاد تعادل گرمایی و همچنین تقسیم اصولی دبی سیال به لوله ها ، طراحی و نصب می شوند .

بخار داغ ایجاد شده ، بعد از خروج از مقسم سوپرهیتر دما بالا ، به طرف توربین فشار قوی حرکت می کند و در آن منبسط می شود . بخار انبساط یافته با افت فشار بالا و دمای زیاد مواجه می شود . که غالباً آن را به دیگ بر می گردانند ودر مبدلی به نام باز گرمکن ( Reheater ) دمای آن را بالا می برند .

تحول ترمو دینامیکی فوق در فشار ثابت صورت می گیرد و دمای بخار دوباره تا دمای بخار اصلی بالا می رود . باز گرمکن ها هم ممکن است چند طبقه باشند که به نامهای باز گرمکن دما پایین و دما بالا مشهور هستند . یاد آوری می شود که هنگام روشن کردن دیگ بخار ، جریان گازی از روی باز گرمکن بای پس می شود تا از سوختن باز گرمکن قبل از برقراری امکان تغذیه آن با بخار جلوگیری شود .

در ادامه به تشریح تک تک قسمتهای دیگ بخار می پردازیم .

 کوره  ( Furnace ) :

کوره یک محفظه عایق است که در آن گرمای حاصل از احتراق سوخت مصرفی ازیک منبع دما بالا به یک منبع دماپایین منتقل می شود.

وظیفه اصلی کوره ، تامین و انتقال حرارت معینی به سیال فرآیند تحت درجه حرارتهای بالا می باشد . انتقال حرارت در کوره می تواند در اثر تشعشع و جابجایی صورت گیرد .

بدنه کوره ها از دیواره آب ( Water Wall ) تشکیل شده است که تا نقطه اتصال به درام امتداد یافته است . دیواره آب از تعدادی لوله که محفظه احتراق را احاطه نموده اند ، تشکیل شده است . این لوله ها تقریباً نیمیاز حرارت آزاد شد توسط احتراق سوخت را جذب می نمایند. در این بخش سهم اصلی انتقال حرارت را مکانیزم تشعشع بعهده دارد .

آب ورودی به لوله ها ابتدا به تا دمای اشباع مربوط به فشار نقطه مورد نظر گرم می شود و سپس با ادامه حرکت در لوله ها تبخیر صورت گرفته و یک مخلوط مرطوب حاصل می شود . با حرکت جریان به سمت بالا به دلیل افتهای اصطکاکی و وزن کمتر ستون آب رد بالای هر نقطه مشخص ، فشار کاهش می یابد . در نهایت مخلوط حاصل به درام تخلیه می گردد . شکل ۳-۱ درام یک نوع بویلر نیروگاهی را نشان می دهد.

لوله اصلی تغذیه آب بویلر ( Feed Water Pipe ) :

این لوله وظیفه انتقال آب بویلر را به درام بخار( مخزن بخار ) بر عهده دارد و طراحی آن متناسب با ظرفیت بویلر و در شرایط حد اقل سرعت ۱m/s و درجه حرارت طراحی برای مواد متناسب با دمای اشباع در فشار طراحی صورت می گیرد .

لوله اصلی تغذیه آب بویلر

 پمپ تغذیه آب بویلر ( Feed Water Pump ) :

افزایش فشار هیدرواستاتیکی آب توسط پمپها صورت می گیرد و در طراحی آن ضریب ۱۰٪ اضافی را در نظر می گیرند . بدلیل عملکرد مداوم بویلرها و به لحاظ شرایط و ملاحظات دینامیکی ، معمولاً دو پمپ پیش بینی می شود و همیشه یکی در حالت رزرو ( Researve ) می باشد . فشار خروجی پمپ برابر با فشار طراحی بویلر ( فشار داخل درام بخار) بعلاوه مجموع افت فشار جریان آب در لوله تغذیه آب بویلر و لوله های اکونومایزر است .

ری هیترها ( ReHeaters )

ری هیتر قسمتی از دیگ بخار است که بخار در قسمت فشار بالای توربین ، یا توربین فشار قوی ، پس از اینکه قسمتی از حرارت خود را هنگام انبساط از دست می دهد ، به این قسمت هدایت می شود .

در دیگهای بخار، ری هیترها چون بعد ازسوپرهیترها ودر معرض دود نصب شده اند ، با استفاده از حرارت گازهای احتراق ، درجه حرارت بخار را بالا می برندو معمولاً دمای بخار را به دمای اولیه آن می رسانند .

ترتیب قرار گرفتن و ساختمان یک ری هیتر مانند سوپرهیتر است . در دیگهای بخار جدید و مدرن ، قسمتهای ری هیتر بطور مساوی با قسمتهای سوپرهیترمخلوط است و یا اینکه ممکن است به طور جداگانه، سوپرهیتر ثانویه در مقابل مشعل کوره و ری هیتر در مقابل دیگری باشد . دمای بخار در ری هیترها، به وسیله ری سوپرهیتر ری هیترها کنترل می شود . در شکل ۳-۲ یک دی سوپرهیتر ری هیتر از یک نیروگاه ۴۰۰MW و لوله کشی مربوط به آن نشان داده شده است .

ری هیترها

اکونومایزر ( Economizer )

پس از اینکه گازهای کوره قسمتی از حرارت خود را به لوله های آب یا دیواره های آبی و سوپرهیتر و ری هیترها می دهند ، هنوز مقدار قابل توجهی انرژی حرارتی دارند . اگر این انرژی به همراه گازهای حاصل از احتراق از دودکش تخلیه شود ، از نظر اقتصادی و از نظر راندمان دیگ بخار ، مقرون به صرفه نخواهد بود . به همین جهت از طریق یک اکونومایزر ، از حرارت باقیمانده استفاده می کنند . چون برای صرفه جویی در مصرف ، سوخت این قسمت را به دیگهای بخار اضافه کرده اند ، آن را صرفه جویی کننده یا اکونومایزر لقب داده اند .

اکونومایزر را می توان به عنوان یک هیتر آب تغذیه محاسبه کرد ، زیرا آخرین هیتر آب تغذیه قبل از ورود آن به دیگ بخار است .

اکونومایذر تعدادی لوله های سری دارد که در آخرین مرحله در مسیر گازهای حاصل از احتراق قرار می گیرد و آب تغذیه را گرم می کند . لوله ها به طور جداگانه یا بصورت حجمی قرار گرفته اند و به وسیله یک سری لوله های خمیده کوچک یا زانویی به یکدیگر وصل می شوند . عمده این اتصالات جوشکاری شده است . لوله های خمیده را ، در اصطلاح ، خمهای اکونومایزر می گویند . آب در ابتدا به قسمت تحتانی یا سرد وارد می شود و از لوله ها گذشته به قسمت بالایی که گرمترین قسمت است ، می رسد و آنگاه وارد هدر خروجی آن می شود ، سپس به درام می ریزد .

لازم به ذکر است که لوله های اکونومایزر در قسمت بیرونی یا محیطی دارای فین یا پره هستند ، تا با افزایش سطح تبادل حرارتی  مقدار حرارت جذب شده زیاد باشد .

گاهی اوقات اکونومایزر به دو قسمت بخار کننده و گرم کننده تقسیم می شود . در این صورت ، آب تغذیه ابتدا وارد قسمت گرم کننده می گردد که درجه حرارتش پایین است و بعد از افزایش دما ، به قسمت بخار کننده وارد می شود . از این روش در دیگهای بخار مدرن و جدید استفاده نمی شود . دیگهای جدید فقط شامل یک اکونومایزر است .

 پیش گرمکن دوار یا یانگستروم ( Jangesterome )

این نوع گرمکن معمولاً بعد از اکونومایزر ، در مسیر گازهای حاصل از احتراق بطرف دودکش قرار می گیرد تا قسمتی از حرارت باقیمانده از گازهای احتراق را جذب و به هوا منتقل کند .

حرارت گازها در قسمتی از این نوع پیش گرمکن برای مدتی ذخیره می شود و سپس به هوای تغذیه دیگ بخار که از سوی فن های دمنده هوا ارسال شده است ، منتقل می گردد . درواقع در این نوع گرمکن ، سطوح انتقال گرما از نوع فلزی به ترتیب در معرض عبور هوا و یا گازهای گرم ، قرار می گیرند . این نوع گرمکن به نوع بازیافتنی نیزمشهور است .

چنان که در شکلهای ۳-۳ و ۳-۴ دیده می شود ، برای دوران قسمت چرخنده گرمکن از یک موتور استفاده می شود و حرکت محرک به وسیله چرخدنده های مناسبی به درام گردنده گرمکن منتقل می شود . سرعت دورانی درام یک یا دو دو دور در دقیقه است .

درام شامل عناصرموجی شکل است که مابین صفحات شعاعی قرار می گیرند . این  صفحات شعاعی ، درام را به قسمتهای مجزا تقسیم می کنند .

پیش گرمکن دوار یا یانگستروم

گازها از میان عناصر یکطرف درام و هوا از میان عناصرطرف دیگر عبور می کنند . از این رو ، عناصر گردنده هنگامی که در معرض جریان گازها هستند ، حرارت را در خود ذخیره می کنند و موقعی که در مسیر جریان هوا قرار می گیرند ، حرارت ذخیره شده را به هوا منتقل می سازند واین عمل به طور مداوم ادامه می یابد .

آب بندی های شعاعی جهت جلوگیری از نشت به صفحات جداکننده اضافه می گردند و آب بندی های محوری و محیطی برای جدا کردن طرف گاز از طرف هوا به کار برده می شوند . در یک نیروگاه بخاری با خروجی تقریبی ۳۰۰MW ، دمای گازهای ورودی به ایننوع پیش گرمکن ، حدود ۴۰۰˚C است .

در یانگستروم چون فشار هوا از فشار گازها بیشتر است و امکان مخلوط شدن هوا وگاز وجود دارد ، ازچند نوع سیل آب بندی استفاده می شود . این نوع سیلها از ورقه های نازک فلزی هستند که در موقع تماس باید امکان خم شدن نداشته باشند تا به بدنه آسیب وارد نشود

پیش گرمکن دوار یا یانگستروم

چون انبساط یانگستروم به طرف بالا است ، و از طرفی ، روتور و گرمکن از پایین به وسیله یاتاقانها محکم شده اند ، برای سیل پایینی محیطی ، در مواقع انبساط مشکلی پیش نخواهد آمد . اما سیلهای محیطی بالایی ، عمدتاً برای تحمل دماهای بالا طراحی و ساخته می شوند .

غالباً پیش گرمکن های دوار مجهز به دوده پاک کن و مسیر آتش نشانی و شستشو با آب و همچنین مسیرهای روغن برای یاتاقانهای نگهدارنده و هدایت کننده هستند . پیش گرمکن های دوار دارای دمپرهای ورودی و خروجی برای گازهای حاصل از احتراق و هوا هستند که در مواقع بهره برداری ، این دمپرها باز می شوند و در صورت تریپ هر دو موتور AC و DC ، بطور اتوماتیک بسته می شوند .

مزیت این نوع گرمکن بر انواع دیگر این است که ساختمان آن حجم کمتری داشته و جای کمتری را می گیرد . از طرف دیگر باعث بازیافت انرژی در کل چرخه نیروگاه می گردد . اما عیب آن این است که آب بندی کردن آن مشکل است .

یکی از مسائل مهم در بهره برداری از این نوع گرمکن این است که چون دود ناشی از احتراق غالباً دارای گازهای اسیدی است ، نباید دود در یانگستروم به نقطه شبنم برسد ، زیرا در این صورت ، اسید تولید شده باعث خوردگی شیمیایی قطعات یانگستروم می شود . برای جلوگیری از بروز این اتفاق ، مقداری از هوای گرم شده را از گرمکن عبور می دهند و یا اینکه اجازه می دهند قسمتی از هوای سرد ، بدون اینکه از گرمکن بگذرد ، از بای پس عبور کند . حتی اگر لازم باشد تمام هوا را بای پس می کنند

۳-۱-۱-۷- دی سوپرهیترها ( DeSuperHeaters ) :

سوپرهیترها را برای درجه حرارت های بالاتر از درجه حرارت مورد نیاز و برای تمامی شرایط بار توربین می سازند . در مواقع پایین آمدن بار توربین و پایین آوردن درجه حرارت بخار سوپرهیتر ، از دی سوپرهیتر استفاده می کنندو غالباً آن را بین دوسوپرهیتر سری شده قرار می دهند .

دی سوپرهیترها خود دونوع هستند :

نوع اول مبدل حرارتی پوسته و لوله ای که بخارداغ دمای اضافی خود را به آب تغذیه دیگ بخار می دهد . این نوع با وجود دارا بودن مزیت بازیافت انرژی ، با بالا رفتن تناژتولید بخار ، عملاً نمی تواند پاسخگو باشد .

نوع دیگراز دی سوپرهیترها که غالباً در نیروگاههای بزرگ از آنها استفاده می کنند ، نوع پاششی است که به آن ، تماسی نیز می گویند . در این نوع ، آب تغذیه به طور مستقیم به داخل بخار داغ پاشیده می شود و برودت لازم را به بخار داغ می دهد . مقدار آب پاشیده شده بر حسب درجه حرارت لازم تنظیم می شود . این نوع دی سوپرهیتر در شکل شماره     دیده می شود . لازم به یادآوری است که در مسیر ری هیتر نیز از این لوازم استفاده می کنند تا در صورت افزایش دمای بخار هنگام ری هیت ، آن را کاهش دهد .

نمایش شماتیکی یک نمونه دی سوپر هیتر را نشان می دهد .

دی سوپرهیترها خود دونوع هستند

 شیرهای اطمینان ( Check Valves ) :

شیرهای اطمینان برای حفاظت و ایمنی دستگاهها روی تمام دیگهای بخار نصب می شوند . یک شیر اطمینان خوب دارای مشخصات زیر است :

  • هنگام افزایش بیش از حد فشار ، باز شده و برای پایین آوردن فشار ، به مقدار کافی آب یا بخار را خارج می کند تا فشار اضافی از بین برود .
  • هنگامی که تحت فشار معینی کار می کند ، کاملاً بسته و آب بندی شده است .

شیرهای اطمینان روی درام دیگ بخار ، هدرهای خروجی سوپرهیترها و ری هیترها نصب می شوند و تعداد آنها  بستگی به اندازه و طرح دیگ بخار دارد . شیر اطمینان سوپرهیتر ، قبل از سوپاپهای اصلی و یکطرفه  دیگ بخار قرار گرفته اند و طوری تنظیم شده اند که در فشار کمتری نسبت به شیرهای اطمینان درام ، عمل تخلیه بخار را انجام دهند . منظور این است که جریان بخار در سوپرهیتر قبل از تخلیه از طریق سوپاپهای درام کم باشد تا باعث گرم شدن زیاد سوپرهیتر نشود . در شک ۳-۶ یک نوع شیر اطمینان نشان داده شده است .

شیرهای اطمینان

– مدار سوخت و هوا و اجزای آن :

هوای لازم جهت احتراق یا به وسیله فن های دمنده هوا و یا از داخل اتاق دیگ که بویلر در آنجا نصب شده است و یا از بیرون و از محوطه نیروگاه تهیه می شود . در حالت اول حد اکثر استفاده از حرارت هدر رفته از تشعشعوسته دیگ انجام خواهد شد . در صورت استفاده از هوای اتمسفر ، یک پیش گرمکن اولیه  برای هوا اجباری خواهد بود که غالباً از نوع مدلهای بخاری است . پیش گرمکن ثانویه همیشه یانگستروم می باشد که همانطور که پیشتر شرح داده شد ، مبدلی است دوار که جهت بازیابی گازهای احتراق مورد استفاده قرار می گیرد . یعنی هوای مصرفی برای احتراق توسط دمای گازهای حاصل از احتراق داغ شده و به سر مشعلها خواهد رفت .

گازهای حاصل از احتراق در محل گذر خود ، از پاساژهای سوپرهیترها ، ری هیترها ، اکونومایزر و یانگستروم عبور کرده و دما را با آنها مبادله می کند . خروج گازهای حاصل از احتراق ، از کوره به طرف دودکش ، به سه طریق ممکن می شود :

  • خروج گازها یا تخلیه آنها تحت فشار انجام می گیرد که بستگی به فن دمنده هوا و فشار کوره دیگ بخار دارد .
  • خروج گازها به وسیله فن مکنده دود (D. Fan ) ، که غالباً در کوره های با فشار کمتر از فشار جو عملی می شود .
  • خروج بالانس شده ، که تابعی از فن دمنده هوا و فن مکنده دود خواهد بود .

لازم به ذکر است که ارتفاع دود خارج شده از سر دودکش ، در طرح تخلیه دود اهمیت زیادی دارد . هر قدر ارتفاع آن بیشتر باشد ، آلودگی ناشی از احتراق در دیگ بخار ، در مسیرهای دورتر به وقوع خواهد پیوست .

.در قسمتهای بعدی راجع به مسائل تکنیکی هوا ، سوخت و احتراق آنها بحث خواهد شد .

 تعریف سوخت و انواع آن :

اجسامی که پس ازترکیب بااکسیژن هوا بسوزندوتولید حرارت نمایند ، سوخت نام دارند .

سوختهای فسیلی عمدتاً شامل عناصر شیمیایی کربن و هیدروژن بوده و از ترکیب آنها با اکسیژن تولید حرارت می شود . از این حرارت مستقیماً برای تولید بخار یا نیرو در نیروگاههای بخاری و گازی و دیزلی استفاده می شود .

سوختهای فسیلی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند : گازی شکل ، مایع و جامد .

سوختهای مایع و گازی شکل به طور عمده ریشه نفتی دارند و سوختهای جامد شامل انواع ذغال سنگ ها ، چوب و … هستند .

در نیروگاههای بخاری ایران ، بیشتر از سوختهای مایع یا گازی شکل استفاده می شود .

بسته به محل نصب نیروگاه و مسائل اقتصادی ، نیروگاهها ، برای یک یا چند سوخت خاص طراحی می شوند .

ارزش حرارتی ( Heating Value ) :

ارزش حرارتی یک سوخت عبارتست از مقدار حرارتی که مخلوط سوخت و هوا پس از احتراق کامل و رسیدن به دمای محیط آزاد می کند و واحد آن مقدار حرارت آزاد شده در واحد جرم سوخت است .ارزش حرارتی معیار میزان حرارت دهی یک سوخت است .

برای تعیین ارزش حرارتی سوخت در آزمایشگاهها ، از پمپهای کالری متر استفاده می کنند .

ارزش حرارتی سوختهای فسیلی با افزایش نسبت کربن به هیدروژن ،( C/H ) ،کم می شود ، زیرا از اتمهای هیدروژن کم شده و بر اتمهای کربن افزوده می شود . می دانیم که ارزش حرارتی کربن کمتر از هیدروژن است .

احتراق و تعریف آن :

احتراق تحولی شیمیایی است و اکسیداسیون سریع سوختها را احتراق می گویند . محصولات قابل احتراق گازی شکل در حین تحول ، بر اثر آزاد کردن انرژی شیمیایی زیاد ، نورانی می شوند که نور حاصل را شعله می نامیم .

در تحول احتراق ، از آنجایی که گاز ( مخلوط سوخت و هوا ) در بدو ورود به کوره نورانی نمی شود ، بنابراین منطقه احتراق شامل دو قسمت زیر است :

  • قسمت روشن و پرنور( Luminieus Zone )
  • قسمت فعل و انفعال ( Reaction Zone )

اشتعال در اکثر نواحی فعل و انفعال بوقوع می پیوندد ، در حالی که سوختن کامل و صدور شعله حد اکثر در منطقه لومینانس ( پرنور ) واقع می شود .

کم کردن منطقه فعل و انفعال و آزاد شدن سریع انرژی محبوس شیمیایی سوخت ، از کارهای تکنیکی در ساختن مشعلهای نیروگاهی است . بدین معنی که در نیروگاهها سعی می شود قطره های سوخت پس از ورود به کوره ، سریعتر به منطقه لومینانس برسد و انرژی خود را آزاد کند .

۳-۱-۲-۴- محصولات احتراق :

محصولات احتراق عبارتست از مجموعه گازهای خشک ( Co ،Co2 ،So2 و … ) و گازهای تر ( بخار آب ناشی از احتراق H2 و رطوبت اولیه سوخت ) و مواد معلق جامد موجود در سوخت قبل از احتراق ،

نظیر خاکستر( Ash ) و اجسام جامدی که در موقع احتراق از اثر شیمیایی ترکیبات مختلف پدید آمده باشند .( مثل : So4Na2 ،FeO و…)

 راندمان احتراق :

در صورتی که مخلوط هوا و سوخت بتواند یک شعله پایدار ایجاد کند ، بسته به درجه حرارت محیط ، جنس آن و حرکت سیال در اتاق احتراق ، قسمتی از سوخت یا تمام آن با هوا ترکیب شده و تولید حرارت خواهد کرد . اما اگر سوخت به طور کامل بسوزد ، عناصر موجود در سوخت کاملاً اکسید شده و تمام انرژی شیمیایی موجود در آن آزاد خواهد شد . در نهایت عناصر موجود در سوخت بصورت ذرات کربن ، CO ، CO2 و هیدروکربورهای نیم سوخته باقی می ماند .

هرچه میزان این ترکیبات درمحصولات احتراق بیشتر باشد ، راندمان احتراق کاهش می یابد .

بطور کلی بنا به تعریف داریم :

انرژی حرارتی آزاد شده بوسیله عمل احتراق

راندمان احتراق= ——————————————

ارزش حرارتی بالای سوخت

 مشعلها و انواع آنها ( Burners ) :

مشعلها عناصری هستند جهت اختلاط صحیح سوخت با هوا ، به منظور تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی ، توسط واکنشی بنام احتراق . برای تامین بهینه این منظور مشعلها باید بتوانند :

  • سوخت را در حد انتظار اتمیزه کنند .
  • سوخت و هوا را در مدت زمان کوتاهی با هم بیامیزند .
  • تولید کربن نسوخته را به حد اقل برسانند .
  • همچنین باید سرویس و نگهداری مشعلها آسان باشد .

مشعل ها را از نظر نوع سوخت به تیپ های مشعل های گازسوز ، مایع سوز و جامد سوز تقسیم می کنند . اما در اینجا مشعلها را از نظر نحوه کار تقسیم بندی می کنیم :

مشعلهای تبخیری ( Vapourizing Burners ) :

در این گونه مشعلها سوخت در منطقه ای تبخیر شده ، سپس با هوای لازم برای احتراق می آمیزدو بعد محترق می شود . مشعلهای بخاریهای خانگی ، والورها ، چراغهای فتیله ای نفتی ، همه از این نوعند .

 مشعلهای پودرکننده ( Atomizing Burners ) :

در این نوع مشعلها ، سوخت پس از اتمیزه شدن ( پودر شدن ) با هوا در آمیخته و وارد کوره می شود .

 مشعلهای گریز از مرکز ( Rotating Cup Burners ) :

در این گونه از مشعلها که به مشعلهای دورانی نیز شهرت دارند ، بر اثر دوران محفظه چرخشی ، سوخت وارد محفظه نیمه مخروطی اتمیزاسیون شده و بر اثر نیروی گریز از مرکز ، پودر می شود .

زاویه محفظه اتمیزاسیون و همچنین سرعت زاویه ای دوران نقشهای اساسی در اتمیزاسیون دارند . شیب شعله بستگی به شیب مخروط و همچنین وضعیت نازل دارد .

سرعت دوران غالباً ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ دور در دقیقه است . عموماً برای پودر کردن نفت کوره ها از این گونه مشعلها استفاده می شود .

در عمل باید این مشعلها را بطور افقی نصب کرد . از معایب این گونه مشعلها ، همگن و هم اندازه نبودن قطرات اتمیزه شده سوخت و نشت زیاد مشعل را می توان نام برد .

نمونه ای از این مشعل در شکل ۳-۷ نشان داده شده است :

مشعلها و انواع آنها

دو نمونه مشعل گازی و گازوییلی مورد استفاده در بویلر ها با ادوات جانبی شکل نشان داده شده است :

مشعلها و انواع آنها

مشعلها و انواع آنها

بازده حرارتی دیگ های بخار :

از زمانی که بشر اولین ماشین حرارتی را ساخت ( اختراع جیمز وات) روز به روزبه فکر توسعه ایده های طراحی خود به کمک امکانات بالقوه زمان بود .

تکامل ماشینهای پردردسر دیروز به کمک افزایش بهره وری آنها میسر شده است و هرچه جلوتر می رویم ، بهینه سازی مصرف انرژی با افزایش بازده ماشینهای موجود امکان پذیر می شود .

دیگ بخار نیروگاهها به عنوان یک ماشین ترمودینامیکی است که محاسبه بازده آن به دو روش زیر صورت می گیرد :

  • میزان انرژی خروجی نسبت به انرژی داده شده به کوره دیگ مقایسه می شود تا میزان قابلیت انتقال گرما توسط این ماشین ارزیابی شود . این روش محاسبه بازده را آنالیزاجمالی می گویند .
  • میزان انرژی تلف شده در طول فرایند تولید بخار مشخص می شود تا علاوه بر محاسبه بازده ، امکانات بالقوه صرفه جویی و به تبع آن ، افزایش بازده حرارتی دیگ بخار امکان پذیر شود . این روش محاسبه بازده را آنالیز تفصیلی می گویند .

البته در اینجا به چگونگی انجام این روشها و محاسبات و فرمولاسیون مربوط به آنها پرداخته نمی شود .