تبلیغات
بسته های آموزشی نفت - گاز - پتروشیمی WWW.NIPC.TK - بسته آموزشی دیگ‌های بخار (Steam Boilers)

بسته آموزشی دیگ‌های بخار (Steam Boilers)

هدف از تهیه محصول :
نفرات شاغل در واحدهای بزرگ صنعتی مانند نفت، گاز و پتروشیمی همواره با عملیات مختلفی چون بهره‌برداری، نگهداری و تعمیر، بازرسی، رفع عیوب فرایندی، مكانیكی و غیره درگیر هستند. انجام صحیح این امور توسط افراد، نیازمند كسب دانش و تجربیات عملی متعددی می‌باشد كه حصول آنها جز با صرف زمان و در سایه سیستم آموزشی مناسب امكان‌پذیر نخواهد بود.

محتوا :

بویلرها و توربینهای گازی، تجهیزاتی هستند که معمولاً برای تولید بخار و برق از طریق سوزاندن سوخت‌های فسیلی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
عموماً بویلرها را بر اساس معیارهای مختلفی دسته‌بندی می‌‌كنند كه از آن میان می‌توان به مواردی چون محتویات داخل لوله‌ها، نحوه گردش آب، نوع سوخت مصرفی، نوع منبع حرارتی، فشار عملیاتی و غیره اشاره نمود. مهمترین معیار تقسیم‌بندی بویلرها بر اساس محتویات داخل لوله‌ها می‌باشد. بر این اساس دو نوع بویلر واتر تیوب و فایر تیوب وجود دارد كه در ادامه توضیحات مختصری در این خصوص آورده شده است.

1-بویلرهای فایرتیوب (Fire Tube Boiler)
عموماً این بویلرها از یك محفظه احتراق و دیگ تشكیل شده‌اند. دیگ حاوی لوله‌هایی است كه از یك طرف به آن وارد و از طرف دیگر خارج می‌گردند، بدین ترتیب بخشی از فضای دیگ توسط لوله‌ها اشغال شده و باقی فضای موجود برای آب در نظر گرفته شده است. گازهای گرم حاصل از سوزاندن سوخت در محفظه احتراق وارد این دسته لوله‌ها شده و از سراسر دیگ عبور می‌كنند. در این حین انتقال حرارت بین گازهای عبوری از لوله‌ها و آب درون دیگ سبب گرم شدن آب و تولید بخار می‌گردد.

بویلر فایر تیوب (Fire Tube Boiler)


2-بویلرهای واترتیوب
عموماً این نوع بویلرها،از محفظه احتراق، لوله‌های بالارونده، پایین‌رونده، مخازن بخار و لجن تشكیل شده‌اند و تفاوت عمده آنها با نوع فایرتیوب در این است كه آب در داخل لوله‌ها جریان داشته و جریان گاز گرم در خارج لوله‌ها می‌باشد. واترتیوب‌ها ساختمان پیچیده‌تری نسبت به نوع فایرتیوب دارند و بر اساس نوع لوله‌ها، تعداد و نحوه قرارگیری مخازن بخار و لجن ساختارهای متنوعی را شامل می‌شوند.


بویلر واتر تیوب (Water Tube Boiler)


بویلرهای واترتیوب می‌تواند دارای اشکال مختلفی بر حسب اجزاء و قسمتهای مربوط به آن باشد. به عنوان مثال لوله‌های آنها می‌تواند خمیده یا صاف بوده، نوع گردش آب به شکل طبیعی یا اجباری و موقعیت درام آنها عرضی یا طولی باشد. نوعی از بویلرهای واترتیوب فاقد درام بوده و معروف به بویلرهای تك مسیره یا یكبار گذر (once through) می‌باشند. در این بویلرها آب در لوله‌ها فقط یكبار عبور می‌كند و معمولاً در تمامی فشارها و دماها كار می‌كنند، ولی در فشارهای بالا و فوق بحرانی اقتصادی‌تر هستند. برخی دیگر از بویلرها می توانند از یک تا پنج درام داشته باشند، از این میان می‌توان به بویلرهای D و O Type كه دارای دو درام هستند و بویلرهای A Type كه سه درام دارند اشاره نمود. همچنین بویلرهای نوع استرلینگ دارای چهار یا پنج درام هستند.


بویلر واترتیوب با 4 درام


معمولاً بویلرها دارای بخش‌های مختلفی می‌باشند كه از آن میان می‌توان به سیستم جریان آب و بخار، سیستم حفظ كیفیت آب بویلر، سیستم احتراق و سیستم عبور گازهای حاصل از احتراق و سیستم كنترلی اشاره نمود. در ادامه توضیحات مختصری در این خصوص ارائه می‌گردد.

1- سیستم جریان آب و بخار:
آب ورودی به واحد بویلر ابتدا به دستگاهی به نام هوازدا یا دی‌اریتور وارد می‌شود. چراکه گازهای نامحلولی مانند اكسیژن و دی اكسید كربن سبب ایجاد خورندگی در لوله‌های بویلر می‌گردد، از اینرو باید این گازها را از جریان آب بویلر حذف نمود. با توجه به اینكه حلالیت بسیاری از گازها از جمله اكسیژن در آب با بالارفتن دما كاهش می‌یابد، یكی از روش‌های حذف گازهای حل نشده از آب، حرارت دادن آن است. در دی‌اریتور فرایند حذف این گازهای حل نشده و خورنده یك فرایند فیزیكی و بر اساس گرما دادن می‌باشد.


دی اریتور


با اینكه روش هواگیری مقادیر زیادی از گازهای حل نشده از آب را جدا می‌كند ولی بازهم مقدار كمی اكسیژن در آب باقی می‌ماند كه باید با روشهای شیمیایی جدا گردد. این دو مرحله یعنی حرارت‌دهی و تزریق مواد شیمیایی برای جداسازی گازهای نامحلول در آب، در این دستگاه صورت می‌پذیرد. پس از دی‌اریتور، آب هواگیری شده توسط پمپ‌های خوراك به سمت بویلر ارسال می‌گردد. در اولین بخش آب وارد اكونمایزر می‌گردد. ممكن است در بعضی از بویلرها بخشی به نام اكونومایزر وجود نداشته باشد كه در این صورت آب مستقیما به مخزن بخار وارد می‌گردد.
بعد از این مرحله آب به مخزن بخار یا Steam Drum وارد می‌شود. در مخزن بخار، آب ورودی به بویلر از طریق لوله‌های پایین‌رونده یا ‌downcomer ها به سمت مخزن لجن یا mud drum می‌رود. از آنجا جریان آب وارد لوله‌های بالارونده یا riserها می‌گردد. این لوله‌های بالارونده هستند كه بخش‌های مختلف كوره شامل دیواره‌ها، كف و سقف را می‌سازند. مشعلها نیز در محفظه احتراق قرار دارند. آب در لوله‌های بالارونده گرمای زیادی را دریافت نموده و بخشی از آن تبدیل به بخار می‌گردد. مخلوطی از آب و بخار مجددا وارد مخزن بخار شده و در آنجا دو فاز بخار و آب از طریق عبور از مراحل جداكننده آب و بخار از یكدیگر جدا می‌شوند. فاز بخار پس از عبور از مراحل مختلفی كه برای جداسازی ذرات آب از بخار در درون مخزن بخار در نظر گرفته شده‌اند، از آب جدا شده و از طریق خطی جداگانه و خروجی های بالای مخزن بخار، وارد یك خروجی بخار می‌گردد. فاز مایع مجددا برای تبدیل شدن به بخار، مسیر قبلی را از لوله‌های پایین رونده، مخزن لجن، لوله‌های بالارونده و ورود مجدد به مخزن بخار طی می‌كند.
بخار خروجی از مخزن بخار بصورت بخار اشباع می‌باشد. در صورتیكه نیاز به بخار سوپرهیت باشد، بخار تولید شده را وارد بخش سوپرهیتر می‌‌كنند. بخار اشباع در سوپرهیترها بوسیله گازهای حاصل از احتراق، گرم شده و به شكل سوپرهیت درمی‌آیند. سوپرهیترها سبب حذف ذرات رطوبت از بخار و افزایش دمای آن به دماهای بالاتر از اشباع می‌گردند.
ممكن است سوپرهیترها یك یا دومرحله‌ای باشند. در سوپرهیترهای یك مرحله‌ای بعد از سوپرهیتر و در سوپرهیترهای دو مرحله‌ای در بین مراحل قسمتی به نام دی‌هیتر یا ری‌هیتر وجود دارد. در این مرحله دمای بخار سوپرهیت عموما بوسیله تزریق آب كنترل می‌گردد.

بخار خارج شده از سوپرهیترها در انتها وارد هدری به نام هدر جمع‌كننده یا collect header می‌گردد. این هدر محصول واحد بویلر كه همان بخار با دما و شرایط مورد نظر است را به سمت مصرف‌كننده‌ها می‌برد.


2-سیستم حفظ كیفیت آب بویلر
به سه دلیل عمده آب بویلر مورد تصفیه قرار می‌گیرد، این دلایل عبارتند از:
1-جلوگیری از تشكیل رسوب
2-به حداقل رساندن خوردگی در سیستم‌های بویلر و بخار
3-حفظ كیفیت بخار
اصولا فرایندهای تصفیه آب بویلر شامل دو دسته تصفیه خارجی و داخلی می‌باشد. در تصفیه خارجی كارهایی چون حذف ذرات سوسپانسیونی، حذف گازهای حل‌نشده‌ای مانند اكسیژن و سختی‌گیری از آب صورت می‌گیرد. در انتهای بخش تصفیه خارجی باید مقادیر سختی، قلیائیت، مقدار سولفات‌ها، سیلیكات و ذرات سوسپانسیونی موجود در آب در كمترین مقدار خود باشند. مقدار مجاز این تركیبات توسط انجمن سازندگان بویلر در آمریكا یا ABMA تعیین و ارائه شده است.
تصفیه داخلی آب بویلر به علل مختلف و با تزریق مواد شیمیایی به آب بویلر صورت می‌گیرد. مهترین دلایل تزریق مواد شیمیایی در این بخش شامل موارد زیر می باشد:
1-تنظیم pH و حفظ میزان قلیائیت برای جلوگیری از ایجاد رسوب و خوردگی
2-سختی‌گیری از آب ورودی
3-جلوگیری از تشكیل لجن یا Boiler sludge conditioning
4-حفاظت از بخش‌های در معرض حرارت از آب‌گرم
5-هواگیری و جلوگیری از خورندگی اكسیژن
6-جلوگیری از شكنندگی قلیائی
7-جلوگیری از تشكیل فوم
8-تشكیل فیلم محافظ برای جلوگیری از خوردگی
9-جلوگیری از خوردگی بوسیله بخارات كندانس‌شده

عموماً برای تنظیم pH موادی چون كربنات‌سدیم و یا سدیم هیدروكسید مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته در هر واحدی بنا به شرایط فرایندی و طراحی، مواد مناسبی برای تصفیه داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال در واحد تولید بخار مجتمع پتروشیمی بندرامام از موادی چون آمونیاك در آب ورودی به بویلر و قبل از ورود به دی‌اریتور، DEHA در هیتر دی‌اریتور، آمونیاك و مورفلین در Storage دی‌اریتور و تركیبات فسفات در مخزن بخار استفاده می‌گردد.
به مرور زمان، غلظت مواد نامحلول در آب بویلر افزایش خواهد یافت، از اینرو با استفاده از سیستم‌های بلودان پیوسته و بطور دائم مقداری از آب بویلر، تخلیه می‌گردد و همراه این آب تخلیه شده، بخشی از رسوبات و املاح نیز خارج می‌گردد. مقدار آبی كه بواسطه بلودان كردن از سیستم تخلیه می‌گردد، با آب DM جبران می‌گردد. آبی كه به عنوان بلودان بویلر را ترك می‌كند، وارد یك جداكننده شده و فاز بخار و مایع آن از یكدیگر جدا می‌شود. بخار بدست آمده از بالای جداكننده، بخار با فشار پایین یا LS می‌باشد كه برای استفاده در بخش‌هایی چون خود دی‌اریتوركه نیاز به این نوع بخار می‌باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. مایع خروجی از زیر جداكننده وارد blow tank شده و در آنجا مقدار كمی بخار جدا شده از آن به اتمسفر رفته و مایع خروجی از این تانك به فاضلاب فرستاده می‌شود.

3-سیستم احتراق
سیستم احتراق شامل سیستم انتقال سوخت و هوای مورد نیاز مشعل‌ها می‌باشد.

4-سیستم عبور گازهای حاصل از احتراق
پس از احتراق سوخت در مشعل، گازهای حاصل از احتراق در محفظه احتراق تشكیل می‌گردند. در این قسمت كه بخش تابشی بویلر را تشكیل می‌دهد،گازهای گرم پس از برخورد با تعدادی از لوله‌های بالارونده، از مسیری وارد بخش جابجایی می‌گردند. در ابتدای ورود به بخش جابجایی، یعنی در گرمترین بخش جابجایی، سوپرهیترها قرار دارند.گازهای حاصل از احتراق پس از سوپرهیترها به سمت لوله‌های پایین رونده رفته و در نهایت وارد كانال گاز یا gas duct می‌گردند. غالبا در مسیر جابجایی از بفل‌ها یا دیواره‌هایی استفاده شده است كه تا حد امكان گازهای حاصل از احتراق با سطوح جذب حرارتی تماس بیشتری داشته باشند. گازهای حاصل از احتراق بعد از كانال گاز وارد بخش اكونومایزر و در نهایت دودكش می‌گردند.

5-سیستم كنترلی
بخش‌های مختلفی در بویلرها كنترل می‌گردد كه از این میان، تعدادی از قسمت‌ها از اهمیت بالاتری نسبت به موارد دیگر، برخوردار هستند، این موارد عموما شامل فشار بخار در هدر اصلی، سطح مایع در مخزن بخار، دمای بخار سوپرهیت، مقدار اكسیژن خروجی از دودكش و كیفیت آب بویلر می‌باشند.
    • كنترل ارتفاع مایع در مخزن بخار
    • كنترل فشار بخار در هدر اصلی
    • كنترل دمای سوپرهیت
    • كنترل مقدار جریان هوا
    • حفظ كیفیت آب بویلر و كنترل blowdown
    • و غیره


سرفصل‌های موجود در نرم افزار
1.كلیات
2.بویلرهای لوله‌آبی یا Water Tube: شامل قسمت‌های ذیل:
   • مقایسه با بویلرهای فایر تیوب
   • دسته‌بندی
3.اصول و مبانی عملكرد؛ شامل قسمت‌های زیر:
   • سیستم جریان آب و بخار
   • سیستم حفظ كیفیت آب بویلر
   • سیستم احتراق
   • سیستم عبور گازهای حاصل از احتراق

4.ساختمان و اجزاء: شامل قسمت‌های ذیل:

   • مخزن خوراك ورودی آب DM
   • مخزن هواگیری
   • پمپ تغذیه
   • محفظه احتراق یا بخش تابشی
   • گرمكن اولیه یا اكونومایزر
   • مسیر فرعی اكونومایزر
   • Steam Drum
   • Mud Drum
   • لوله های آب بویلر
   • بخش‌جابجایی
   • سوپرهیترها
   • ری‌هیترها
   • Gas Duct
   • دودكش یا Stack
   • BlowDown
   • Blowdown separator 
   • Blow Tank
   • ایستگاه مواد شیمیایی
   • مخازن سوخت
   • پمپ‌های انتقال سوخت مایع
   • سیستم گرمایش سوخت مایع
   • خطوط انتقال هوا یا بخار اتمایزكننده
   • تبخیركننده سوخت مایع
   • خطوط انتقال سوخت
   • صافیها (مایع و گاز)
   • Safety Shut off valve
   • Mixer
   • مشعل
   • Manhole 
   • peepHole
   • كانال ورودی هوا
   • صدا خفه‌كن یا Silencer
   • پیش‌گرم‌كن هوا یا Air preheater
   • Damper Valve
   • فن های مكنده ، دمنده و تركیبی
   • كانال هوا و رجیستر
   • پوشش ها و عایق های بویلر
   • جمع‌كننده مایعات كندانس شده
   • نمایش دهنده سطح مایع در مخزن بخار
   • Test Pipe
   • شیرهای تخلیه یا Drain valve
   • سیستم جرقه‌زنی
   • Flame detector
5.راه‌اندازی
6.كنترل: شامل قسمت‌های ذیل:
   • كنترل ارتفاع مایع در مخزن بخار
   • كنترل فشار بخار در هدر اصلی
   • كنترل دمای بخار سوپرهیت
   • كنترل مقدار جریان هوا
   • حفظ كیفیت آب بویلر و كنترل blowdown
7.چك و ثبت متغیرها
8.شرایط اضطراری و عوامل Shutdown
9.عیوب و نحوه تشخیص
10.از سرویس خارج‌كردن
11.آماده کردن شرایط و تحویل دادن جهت تعمیر
12.تحویل گرفتن پس از انجام تعمیرات
13.تعاریف و اصطلاحات
14.خودآزمایی