کوره کاروگیت

photo_2017-03-11_14-37-42

یکی از راه حل های مناسب جهت غلبه بر مشکلات فوق استفاده از کوره  کاروگیت (Corrugated furnace)  یا چین دار یا آکاردئونی می باشد.  این کوره ها بر حسب میزان عمق و گام طبقه بندی می گردد که در استاندارد دیگ های بخار به دو مدل کوره های کوروگیت از نوع فاکس و مورسیون اشاره شده است. تولید این کوره ها فرآیندی به نسبت پیچیده بوده و هرچه ضخامت کوره افزایش یابد و عمق بیشتر گردد  فرآیند مشکل تر می گردد.  به دلیل همین مشکلات معمولا قیمت دیگ های دارای این نوع کوره ها بالاتر می باشد.

یکی از بخش های اصلی دیگ های بخار و  آبگرم در مدل های فایتر تیوب کوره می باشد . با توجه به اینکه کوره محل احتراق مشعل بوده  ، در معرض تنش های حرارتی  زیادی قرار  می گیرد. دمای محصولات حاصل از احتراق معمولا در حدود ۱۳۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد می باشد. به همین دلیل دمای کوره تا حدود زیادی افزایش یافته و این افزایش دما موجب انبساط حرارتی آن می گردد. بیشترین انبساط کوره با توجه به طول زیادتر نسبت به قطر، در جهت طول بوده که موجب تنش های ناخواسته در تیوب شیت ها و سایر اجزا  دیگ گشته که کاهش طول عمر دیگ را در پی خواهد داشت.

این مشکل به خصوص در بویلرهای با ظرفیت بالا محسوس تر می باشد چرا که افزایش طول کوره موجب افزایش میزان انبساط طولی و افزایش قطر و در نتیجه افزایش ضخامت کوره،  موجب کاهش میزان انتقال حرارت می گردد.

photo_2017-03-11_14-37-48از دیگر مزایای کوره های چین دار می توان به افزایش سطح انتقال حرارت و راندمان دیگ  اشاره کرد به علاوه این کوره ها دارای استحکام بیشتری بوده و می توانند در ضخامت های یکسان نسبت به کوره های ساده فشار بیشتری را تحمل نمایند. انواع کوره های کاروگیت بر اساس استاندارد BS2790 و استاندارد ملی ایران به شماره ۴۲۳۱ را تا طول ۸ متر، قطر ۱۸۰ سانتی متر و ضخامت ۲۲ میلی متر

احتراق در كوره ها

در كوره سه نوع مشعل وجود دارد :
1.مشعل شمعك(Pilot Burner ) كه با جرقه زدن Ejector روشن مي شود.
2.مشعل گازوئيل(Light Oil Burner )
3.مشعل مازوت(Heavy Oil Burner )
4.مشعل گاز(Gas Burner )
مشعل شمعك همان شعله روشن كن است كه در گازهاي خانگي هم وجود دارد.

سوخت ديگهاي بخار:
در بعضي از واحدها ممكن است پسمان محصولاتي را كه مي خواهند بيرون بريزند مجدداً جهت راندمان و هزينه نكردن دوباره براي خريد سوخت مورد استفاده قرار دهند مثل بعضي واحدهاي صنايع نفت نظير پالايشگاه تبريز كه نفتهاي نامرغوب را در كوره مي سوزاند. و يا پالايشگاههاي گاز ، مايعي را كه در هنگام استخراج گاز جدا شده مي سوزانند و يا بعضي از واحدهاي صنايع پتروشيمي و غيره محصولات جنبي نامرغوب را مورد استفاده قرار مي دهند ولي بطور كمي سوختهايي كه در ديگهاي بخار مورد استفاده قرار مي گيرد. امروزه گاز از همه سوختها مطلوب تر مي باشد زيرا خوردگي آن در داخل كوره حداقل است و نياز به انبار كردن ندارد، محيط زيست را آلوده نميكند و كنترل شعله آن آسان است. در واحدهايي كه گازوئيل و مازوت را به عنوان سوخت بكار ميبرند در ابتداي راه اندازي بايستي با مشعل گازوئيل واحد را گرم نموده وسپس مبادرت به روشن كردن مشعل مازوتي كرده در هنگام استفاده از مازوت بايستي به گرم شدن مازوت توجه خاصي داشته باشيد تا ويسكوزيته آن به حدي برسد كه بتواند در زمان خارج شدن از مشعل به خوبي اتميزه(Atomise ) گردد و در غير اينصورت با پاشش سوخت روي لوله ها روبرو خواهيد شد و علاوه بر آن خطر انفجار منطقه اي يا كلي را در بر خواهد داشت. مازوت به دليل داشتن فلزات سنگين نظير واناديم و سديم كه نقطه ذوبشان از درجه حرارت كوره پايين تر است و در روي لوله ها بصورت مذاب حركت كرده با جسم لوله تركيب و باعث خوردگي در درجه حرارت بالا ميگردند. همچنين مازوت به سبب داشتن گوگرد موجب خوردگي در درجه حرارت پايين ميشود و با داشتن فلزات سنگين نظير آهن و روي و حتي سرب توليد اكسيدهاي مختلف كرده كه بصورت خاكستر و غيره باعث گرفتگي در ايرپري هيترها و كوئيل بخار(Steamcoil ) ها و خوردگي سايشي در آنها ميشود. واحدهايي كه از سوخت مازوت بهره ميگيرند معمولاً مجهز به سيستم سوت بلوئر(Soot Blower ) جهت كربن زدايي و يا بطور كلي تميزكاري لوله هاي داخل لوله بخصوص در ناحيه هايي كه لوله ها داراي فين هستند، ميباشند سوت بلوئر يا بخــــاري است كه با وزش بخار روي لوله ها را تميز ميكند ويا اينكه هوايي است كه به دليل اضافه نمودن هواي اضافي كوره زياد مناسب نميباشد.

پودر شدن سوختها در مشعل ها:
روشهاي پودر شدن سوختها در مشعل ها عبارتند از :
1. به وسيله هوا صورت ميگيرد.
2. به وسيله بخار صورت ميگيرد.
3. بطريقه مكانيكي صورت ميگيرد.

ميزان بخار يا آب داغ توليدي بستگي به عوامل زير دارد :
1. ميزان واكنشهاي احتراقي(حرارت زا) موجود در كوره
2. ميزان سطوح حرارتي
3. ميزان هريك از سطوح تشعشعي(Radiant )و جابجايي(Convection)
4. نحوه سيركولاسيون بخار يا آب داغ و ماحصل احتراق(Combustion products)
سوخت و هوا در بويلرها ممكن است از پايين(نوع معمول) و يا از بالا وارد كوره شوند . هر دو ميتوانند بصورتهاي يك يا دو يا سه كاناله يا افقي ساخته شوند.

تأمين هوا جهت سوختن در كوره هاي ديگ بخار
جهت سوختن نياز به اكسيژن داريم.از آنجائيكه حدود 200 درصد از هوا اكسيژن است پس براي احتراق بايستي بطرق مختلف در كوره ها هوا وارد شود و با سوخت خارج شده از مشعل تركيب و سوختني جديد بوجود مي آيد در اين وضعيت نياز به سه شرط T داريم .

زمان(Time)، حرارت(Temprature) و اغتشاش يا تلاطم(Turbulence) . علت فراهم كردن اين سه شرط آن است كه وقتي يك حجم گاز CH4 وارد كوره ميشود با ده حجم هوا برخورد ميكند. از اين ده حجم هوا ، هشت حجم آن ازتN2)( و دو حجم فقط گاز اكسيژن( (O2 داريم. پس براي برخورد و تركيب شدن اكسيژن با ماده سوختني بايستي زمان ماند را بطريقي تا حدودي بالا برده و اغتشاش ايجاد كرد تا برخورد دو گاز سوختني فراهم شود و از طرفي درجه حرارت را افزايش داد تا در وهله اول دو گاز بصورت حرارتگير(Andothermic) گرما كسب كرده و به نقطه اكتيو جهت سوختن برسند. از آنجائيكه در قبال يك حجم گاز سوختني ده حجم هوا وارد كوره ميشود و هوا هم ميتواند داراي گرد و غبار ، ذرات گياهي باكتريها و كربن و غيره باشد پس يكي از كارهاي سوت بلوئر ، زدايش اين اجرام از روي لوله هاي داخل كوره ميباشد.

ارزش حرارتي يا قدرت حرارتي و گرمادهي سوختها
مقدار گرمايي است كه از سوختن واحد وزن سوخت مايع يا جامد و يا يك واحد حجم سوخت گاز حاصل ميشود. بنابراين ارزش حرارتي بر حسب كالري به گرم و يا به ليتر و يا بر حسب كيلوكالري به كيلوگرم يا مترمكعب بيان ميشود.مقدار حرارت توليد شده را كه از حاصل سوختن متان و اكسيژن بوجود آمده است ، حرارت توليدي يا ارزش حرارتي مي گوييم .

طرق تأمين هوا در كوره ها
1. كشش طبيعي(Natural Draft) :
نظير اكثر كوره هاي ديگهاي بخار در پالايشگاه آبادان كه هوا با خلائي كه در اثر سوختن و موجود بودن دودكش در كوره ايجاد ميشود بطور طبيعي و بدون فن وارد كوره شده و هواي احتراق را فراهم ميكند . احتراق توسط دمپر ورودي و دمپري كه در دودكش موجود است قابل كنترل است.
2. فن هاي دمنده(Forced Draft ) :
در كوره هايي كه Coill زياد بكار گرفته شده و علاوه بر آن لوله ها داراي فين هستند كشش طبيعي زياد كار ساز نبوده و از وجود كشش اجباري استفاده بعمل مي آيد كه اين فن هوا را وارد كوره كرده و از دودكش خارج ميكند. نظير اكثر كوره هاي شركتهاي گاز و پتروشيمي و بعضي از واحدهاي نيروگاههاي وزارت نيرو. معمولاً اين كوره ها تحت فشار حدود 20 اينچ آب هستند بر اين اساس در مواقع باز كردن دريچه هاي ديده باني بايستي مواظب بود كه محصولات سوختني به چشم صدمه وارد نكنند. براي جلوگيري از اين خطر بعضي از واحدها مجهز به هواي سرويس در كوره اند كه در موقع باز كردن ديده بان هوا را باز كرده و اين هوا محصولات سوختني را پس زده و فرد ميتواند پنجره ديده باني را باز و قادر به تميز كردن شيشه و ديواره كثيف شده آن گردد.
3. فن هاي مكنده(Induced Draft) :
در بعضي از واحدها بين كوره و دودكش اين فن بكار برده ميشودكه محصولات سوختني را از كوره مكيده و به دودكش هدايت ميكند و در نتيجه هوا هم از بيرون وارد كوره ميشود.
44. بعضي از واحدهاي بزرگ نيروگاهي هم داراي فن دمنده و هم داراي فن مكنده هستند كه اين نوع كشش ها به كششهاي تعادلي معروف ميباشند. نظير نيروگاه نكاء كه فن دمنده هوا را وارد كوره كرده و فن مكنده محصولات سوختني را به دودكش هدايت ميكند.

گرمكن هوا :
بعضي از واحدها مجهز به سيستم Steam Coill جهت گرم كردن هوا هستند. يعني بخار از داخل لوله اي عبور ميكند كه قسمت خارجي آن داراي فين ميباشد و از قسمت خارجي لوله فين دار هوا عبور ميكند و اين عمل باعث گرم شدن هوا ميگردد.بعضي از واحدها براي گرم كردن هوا داراي سيستمي بنام ايرپري هيتر(Air pere heater) يا لانگستروم هستند. اين سيستم داراي انواع مختلف ميباشد.

1. نوع لوله اي
دو لوله تو در تو كه از لوله مياني بخار و از لوله قسمت خارجي هوا عبور داده ميشود.

2.نوع صفحه اي:
يك در ميان بخار و هوا وارد سيستم ميكنندتا از انرژي حرارتي بخار جهت گرم كردن هوا بهره گيرند .

3. نوع ديگر لانگستروم (Air preheater) گردان:
كه حول محور خود ميچرخد و داراي سبكتهايي ميباشد كه وقتي در مقابل بخار قرار گيرند صفحات فلزي كه داراي ناهمواريهاي زياد است و در داخل اين سبكتها قرار گرفته اند گرم ميشوند و زماني كه در مقابل هوا بر اثر چرخش قرار گرفته اند حرارت كسب كرده خود را به هوا انتقال مي دهند و هواي گرم شده از اين سيستمها وارد جعبه باد(Wind Box) شده و از آنجا توسط دمپرهاي اصلي و فرعي وارد كوره ديگ ميگردند.

سيكل تركيبي:
جهت شناخت سيكل تركيبي ابتدا بايستي عملكرد نيروگاه گازي(توربين گازي) را بدانيم كه هواي فشرده با سوخت در محفظه احتراق ميسوزد نظير واكنش زير و
محصولات سوختني حاصل به پره توربين برخورد و باعث چرخش آن ميشود كه اين چرخش در ژنراتور توليد برق ميكند چون درجه حرارت پس از خروج از توربين زياد است و اگر آن را به خارج هدايت كنيم و نتوانيم از انرژي توليد شده بهره بگيريم متحمل ضرر زيادي شده ايم. لذا اين محصولات را كه داراي درجه حرارت زياد است به جاي جو وارد كوره يك نيروگاه بخاري ميكنيم كه انرژي حرارتي اين محصولات باعث بخار شدن آب نيروگاه بخاري و همچنين سوپرهيت شدن آن ميگردد و كمبود درجه حرارت كوره بخاري را ميتوان با تعبيه مشعلهاي جبراني افزايش داد. معمولاً محصولات سوختني چند واحد گازي مثلاً سه واحد گازي را وارد كوره يك واحد بخاري ميكنند نظير سيكل تركيبي نيروگاه منتظر قائم كرج كه محصولات سه واحد 60 مگاواتي نيروگاه گازي را وارد كوره يك واحد بخاري 120 مگاواتي نموده اند و چون از انرژي حرارتي آنها جهت بالا بردن راندمان استفاده شده است آنها را سيكل تركيبي نام نهاده اند كه اين محصولات در انتها از دودكش نيروگاه بخاري به خارج هدايت ميگردد. واحدهاي سيكل تركيبي فقط در محصولات سوختني با هم شريك هستند نه در توربين و برق و غيره.

photo_2017-03-11_14-37-48