كيف يقلل اقتصاديو الغلايات من استهلاك الطاقة وتكاليف الوقود

كيف يقلل اقتصاديو الغلايات من استهلاك الطاقة وتكاليف الوقود

تظهر جميع الغلايات الصناعية نسبة مئوية من طاقة الوقود مباشرة أعلى كومة العادم كغاز مداخن ساخن. في العديد من المحطات، تمثل الطاقة الزائدة 10-15% من إجمالي مدخلات الوقود. يأخذ موفر الغلاية أو وحدة استعادة حرارة غاز المداخن تلك الطاقة المتبقية ويعيد تدويرها في مياه التغذية قبل دخولها إلى أسطوانة الغلاية. النتيجة: حرق كمية أقل من الوقود لكل رطل من البخار؛ انخفاض درجات حرارة المكدس؛ وانخفاض ملموس في تكاليف التشغيل.

في هذا القسم، نناقش تشغيل موفرات الغلايات، والاختلافات بين أنواع التكثيف وغير التكثيف، وتوفير الوقود الذي شوهد في اختبارات وزارة الطاقة الأمريكية، واعتبارات الحجم، وقضايا الصيانة النموذجية، وكيف يمكن للمقتصد الاستفادة من أنابيب المياه أنظمة الغلايات البخارية لاستعادة الحرارة المثلى.

ما هو مقتصد الغلايات وكيف يعمل؟

موفر الغلاية هو ببساطة مبادل حراري يتم وضعه في قناة غاز العادم بين رأس الغلاية والمكدس. يتدفق غاز العادم الساخن عبر غرفة الاحتراق عبر سلسلة من الأنابيب ذات الزعانف التي تحمل مياه التغذية الواردة، حيث ينقل الطاقة الحرارية لتسخين الماء قبل أن يصل إلى أسطوانة الغلاية. يحدث نقل الحرارة عندما يقوم الموفر أو المبادل الحراري لغاز المداخن بتبريد الغاز من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة خروج أقل، مما يحسن حالته قبل دخوله إلى الغلاية. نظرًا لأن الغلاية تتلقى الآن مياه تغذية أكثر دفئًا، فإن هناك حاجة إلى طاقة وقود أقل لتحويل تلك المياه إلى ما بعد درجة حرارة الغليان وتحويلها إلى بخار. في محطات الطاقة التي تحتوي على أنظمة توربينية، تساعد المقتصدات (تُكتب أيضًا المقتصدات) أيضًا على استقرار ظروف مياه التغذية في أعلى قسم التسخين الفائق، تمامًا مثلما يلتقط HRSG المحتوى الحراري للعادم في تكوينات الدورة المركبة.

يعتمد استرداد الحرارة على الفرق في درجة الحرارة بين غاز العادم (350-600 فهرنهايت اعتمادًا على نوع الغلاية والحمل) ومياه التغذية الواردة (غالبًا 180-230 فهرنهايت). كلما اتسعت الدلتا، زادت الطاقة القابلة للاسترداد. في التركيب الشائع على غلاية بخارية تعمل بالغاز، يتم تركيب المقتصد بين ممر الغلاية الأخير ومكدس العادم، إما مباشرة على شفة مخرج الغلاية أو يتم تجميعه بشكل مستقل في مجاري الهواء.

أنواع مقتصدات الغلايات: عدم التكثيف مقابل التكثيف

يتم تصنيف مقتصدات الغلايات إلى نوعين عامين اعتمادًا على مدى تبريد غاز العادم. يؤثر الاختيار بينهما على إمكانات التبريد ومتطلبات معالجة المكثفات المسببة للتآكل.

الاقتصاديون غير التكثيف (التقليديون)

تحافظ المقتصدات غير المتكثفة على درجة حرارة خروج غاز المداخن أعلى من نقطة الندى، وبشكل عام أعلى من 250 فهرنهايت لاحتراق الغاز الطبيعي. وهذا يحد من تكثيف الرطوبة على سطح نقل الحرارة داخل العادم ويزيل مشاكل التآكل الحمضي. تعمل هذه المقتصدات على خفض درجة حرارة خروج غاز المكدس 100-150 فهرنهايت أكثر من الغلاية غير المجهزة، ولكن لا تقل أبدًا عن المنطقة الآمنة فوق نقطة الندى. يعتبر البناء القياسي من الفولاذ الكربوني أو الحديد الزهر مناسبًا. تعمل هذه الوحدات على زيادة مياه التغذية بمقدار 20-30 فهرنهايت وتوفر توفيرًا في الوقود بمقدار 3-5% في معظم عمليات الغلايات الصناعية.

اقتصاديون التكثيف

تم تصميم موفر التكثيف لتبريد غاز المداخن تحت نقطة الندى (حوالي 135 فهرنهايت لمنتجات احتراق الغاز الطبيعي، كما هو مشار إليه في ورقة نصيحة البخار لوزارة الطاقة #26A). عندما تنخفض الوحدات إلى ما دون هذا المستوى، سيبدأ بخار الماء في العادم في التكثيف، مما يؤدي إلى التخلص من الحرارة الكامنة التي قد تخرج من كومة الغلاية. يضيف تراكم الحرارة الكامنة إلى الكفاءة الإجمالية أكثر مما يمكن أن يحدث في استعادة الحرارة بشكل معقول.

مقايضة واحدة: يجب أن تستخدم مقتصدات التكثيف معادن مقاومة للتآكل. تشمل الاستخدامات النموذجية الأسطح ذات الزعانف المصنوعة من الألومنيوم على أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، حيث يمكن لمكثفات غاز المداخن الحمضية بشكل معتدل أن تمر عبرها دون أن تتأثر. أي مكثفات يتم جمعها تكون حمضية قليلاً (الرقم الهيدروجيني 3-4) وتحتاج إلى تحييدها وتصريفها.

بالنسبة للغلايات التي تعمل بالزيت، مع وجود مستوى أعلى من الكبريت في الوقود، ستكون ضمن نقطة ندى حمضية أعلى (تصل إلى 275-300 فهرنهايت). تعتبر التصميمات غير المتكثفة هي الخيار الأفضل ما لم تكن هناك أنابيب معدنية قياسية من سبائك ملف المقتصد لتحمل حمض الكبريتيك.

ما هي كمية الوقود التي يمكن أن يوفرها مقتصد الغلاية؟

وفقا ل ورقة نصيحة البخار لوزارة الطاقة الأمريكية #3 يمكن لموفر مياه التغذية أن يخفض استخدام الوقود بمقدار 5% إلى 10%، ويتم دفع ثمنه في غضون عامين في المتوسط. مقابل كل 40 درجة فهرنهايت يمكن أن ينخفض غاز المداخن، وتزداد كفاءة الغلاية بحوالي 1%.

خذ بعين الاعتبار منظورًا حقيقيًا: ستستخدم غلاية بخارية تعمل بالغاز بقدرة 20 طنًا في الساعة حوالي $1.4 M من الوقود سنويًا، بمعدل 8000 ساعة في السنة، بسعر غاز طبيعي قدره $8/MMBTu. تُترجم هذه الكمية من الطاقة، التي تبلغ تقريبًا 6% في استخدام الوقود مع الموفر، إلى توفير حوالي $84000 سنويًا في تكلفة الطاقة. تبلغ تكاليف التحديث التحديثي لمقتصد التكثيف لهذا الحجم حوالي $80،000 إلى $150،000، ويتم سدادها خلال عامين أو أقل، وفقًا لمعايير وزارة الطاقة.

يتحسن الأمر مع موفر التكثيف. كما ورقة نصيحة البخار لوزارة الطاقة #26A يوضح أن موفر التكثيف المجهز بمشتت حراري منخفض الحرارة يحقق تحسنًا محتملاً في استهلاك الطاقة بنسبة 20%، بما في ذلك استعادة الحرارة المعقولة والكامنة.

الأهداف المثالية للتعديلات التحديثية الاقتصادية، في معايير وزارة الطاقة، هي الغلايات التي تزيد قوتها عن 100 حصان للغلاية، والتي تعمل بأكثر من 75 رطل لكل بوصة مربعة، مع نسبة كبيرة من الحمل على مدار العام. الحمل الجزئي أو الغلايات الموسمية لديها مكاسب أقل لأن الحرارة المهدرة من عادم الغلاية تشق طريقها عبر الغلاية بشكل أقل بكثير، كما أن فقدان الحرارة إلى المكدس لا يستحق التعافي.

التحجيم والتركيب: العوامل الرئيسية لغرفة المرجل الخاصة بك

إن تحديد حجم موفر مكدس الغلاية بشكل صحيح لا يتعلق بمطابقة الوحدة مع السعة المقدرة. هناك مجموعة كاملة من العوامل التي تؤثر على حجم أسطح نقل الحرارة، ووضعها في غرفة الغلاية، واختيار المواد.

• ✔
  معدل تدفق غاز المداخن ودرجة الحرارة 1. تعني أحجام العادم ودرجات الحرارة المرتفعة حرارة أكثر قابلية للاسترداد. قم بقياس درجات حرارة المكدس الفعلية تحت الحمل العادي، وليس فقط القيم المقدرة.
• ✔
  درجة حرارة مياه التغذية تدخل المقتصد os كلما انخفضت درجة حرارة مياه التغذية الواردة، زاد الفرق في درجات الحرارة وإمكانية نقل الحرارة. توفر الأنظمة المزودة بأجهزة نزع الهواء مياه التغذية عند درجة حرارة 225 درجة مئوية و230° فهرنهايت، مما يحد من الدلتا القابلة للاسترداد.
• ✔
  نوع الوقود ومحتوى الكبريت يحتوي الغاز الطبيعي على نقطة ندى حمضية منخفضة (~135° فهرنهايت)، مما يوفر مساحة أكبر لتبريد الغازات الساخنة. تعمل الأنظمة التي تعمل بالزيت والتي تحتوي على نسبة كبريت أعلى على دفع نقطة الندى الحمضية إلى 275 درجة حرارة تصل إلى 300 درجة فهرنهايت، مما يحد من مدى قدرتك على خفض درجات حرارة المكدس.
• ✔
  المساحة المتاحة تضيف أدوات الاقتصاد الارتفاع أو الطول إلى مسار العادم. قياس الخلوص بين مخرج الغلاية واختراق المكدس أو السقف قبل الطلب.
• ✔
  حدود الضغط الخلفي ub إضافة مقتصد يزيد من مقاومة غاز المداخن. تأكد من أن مروحة السحب المستحثة (أو السحب الطبيعي) يمكنها التعامل مع انخفاض الضغط الإضافي دون تقليل تدفق هواء الاحتراق.
• ✔
  أنبوب الماء مقابل نوع غلاية أنبوب النار تنتج غلايات أنابيب المياه (مثل النوع SZS D) عادةً عادمًا بدرجة حرارة أعلى عند ضغوط أعلى، مما يجعلها مرشحة ممتازة لإجراء تعديلات تحديثية على المقتصد. قد تستفيد وحدات أنابيب النار عند الضغوط المنخفضة بشكل أقل اعتمادًا على ملف تعريف الحمل.

المشاكل الشائعة وأفضل ممارسات الصيانة

تعتبر المقتصدات معدات فعالة بشكل يمكن الاعتماد عليه طالما أنها متطابقة بشكل صحيح مع نظام الغلاية. هناك بعض أوضاع الفشل التي يمكن أن تتطور مع استخدام المقتصد، وتحتاج إلى الخدمة بانتظام، مما قد يسمح للمحطة بتجنب استبدال الأنبوب المكلف أو التوقف غير المخطط له.

تآكل نقطة الندى الحمضية

عندما ينخفض معدل حرارة غاز المداخن إلى ما دون نقطة الندى الحمضية، يحدث تكوين حمض الكبريتيك أو حمض الكربونيك على أنابيب المقتصد. هذا هو وضع فشل الأنبوب الخارجي الرئيسي للمقتصد الذي يستخدم الزيت أو المواد الأولية للوقود عالي الكبريت، مما يتسبب في تدهور أنابيب المقتصد. ينتج عن احتراق الغاز الطبيعي احتمالية تآكل حمض الكربونيك تحت نقطة ندى بخار الماء، ولكن عند مستوى أقل بكثير من حيث الحجم.

الوقاية: حافظ على الحد الأدنى من درجات حرارة خروج غاز المداخن أعلى من نقطة الندى بالنسبة للمقتصدات غير المتكثفة. بالنسبة لمقتصدات التكثيف، قم بتركيب سبائك مقاومة للتآكل، واستخدم أنظمة تحييد المكثفات.

تأليب الأكسجين (الجانب المائي)

يؤدي سوء إزالة الأكسجين في مياه تغذية الغلاية إلى تلف موضعي في الجزء الداخلي من أنابيب المقتصد، مما يسبب ثقبًا بمرور الوقت. يمكن تجنب وضع التآكل الأساسي بجانب الماء في مجموعات المقتصد باستخدام نزع الهواء المناسب، وكسح الأكسجين الكيميائي كما هو محدد في برنامج معالجة مياه التغذية.

تلوث السخام وفقدان الحرارة (جانب المدفأة)

يؤدي تراكم السخام والرماد على أسطح الزعانف إلى تطبيق طبقة عازلة على عادم الغلاية وهو أحد الأعراض الكلاسيكية لانخفاض كفاءة المقتصد. لمنع انخفاض الكفاءة، يجب نفخ سطح نقل الحرارة بانتظام إما ميكانيكيًا أو بالبخار. من المحتمل أن يكون الانخفاض التدريجي في درجة الحرارة عبر المقتصد هو أول عرض لوجود مشكلة تلوث، ويجب تصحيحه مبكرًا.

استعادة الحرارة المهدرة: لماذا تقوم بإقران المقتصد مع غلاية أنابيب المياه SZS الخاصة بك

تتوافق غلايات أنابيب المياه بشكل خاص مع استخدام المقتصد نظرًا لارتفاع درجة حرارة تشغيل غاز العادم وضغط التشغيل الحالي الأكبر من أنماط أنابيب النار. سلسلة غلايات أنابيب المياه من النوع SZS D المصنعة بواسطة Taiguo Boiler، مع نطاق كفاءتها الصافية 92-98%، تعمل بالفعل بنجاح على تشغيل بعض أكثر أنواع الغاز والنفط كفاءة في استخدام الطاقة غلاية بخار الأنظمة على هذا الكوكب؛ عند تحديثه وتحديثه إلى غلاية SZS، فإن تركيب موفر مصمم لاستعادة الحرارة المهدرة يمكن أن يزيد من كفاءة محطة فعالة بالفعل بمقدار 5-8% إضافي.

تتمتع سلسلة SZS بنطاق إخراج يمتد من 2-100 طن/ساعة، ويمكن تزويد كل غلاية بمقتصد متكامل لاستعادة الحرارة المهدرة من الغازات الساخنة دون التسبب في مشاكل الضغط الخلفي أو التكثيف على أسطح الفولاذ الكربوني. بالنسبة للمواد الأولية التي تعمل بالغاز الطبيعي، يمكن أيضًا للمقتصد المجهز بغلاية SZS تحقيق مستويات كفاءة أعلى من 95% مع بعض التطبيقات الحقيقية لتوفير الطاقة في العمليات عالية الإنتاجية.

يمكن لقسمنا الهندسي تقديم حسابات تحجيم المقتصد كجزء من خدمات تسعير الغلايات العادية. يمكننا مطابقة مساحة سطح نقل الحرارة وتكوين الملف مع حمولتك الفعلية والوقود الفعلي المختار ودرجة حرارة مياه التغذية 0.00 حتى تحصل على المقتصد المناسب لمصنعك، وليس تخمينًا قياسيًا جاهزًا.

اطلب عرض أسعار لحجم المقتصد

الأسئلة المتداولة