فصل اول: استاندارد PTC 4.1 تست كارآيي بويلر

فهرست مطالب

مقدمه5

هدف و حوزه ديد10

علائم و تعاريف آنها27

اصول راهنما39

محاسبه راندمان توسط روش ورودي – خروجي62

محاسبه راندمان به كمك روش تلفات حرارتي85

تلفات خاكستر و تشعشعات112

اطلاعات متفرقه118

راندمان با روش ورودي – خروجي130

فصل دوم: چگونه مي توان راندمان بويلر را افزايش داد

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1-3- مقدمه:156

2-3- احتراق:157

3-3- روش هاي افزايش راندمان بدون صرف هزينه160

اثر هواي اضافي روي راندمان در ارتباط با متغيرهاي ديگر:173

تاثير هواي اضافي بر روي خوردگي سطوح:174

2-3-3- كاهش دماي دود خروجي180

4-3- افزايش راندمان با صرف هزينه و سرمايه گذاري مجدد:192

شاخصهاي ديگر كاركرد208

ضميمه213

1. 5- بدست آوردن وزن هواي خشك:213

بخش (0)

مقدمه

1-0- كد PTC شامل دستورالعملهايي به منظور تست واحدهاي مولد بخاري مي‌باشد اين واحد تركيبي از وسايلي هستند كه براي آزاد سازي و بازيابي حرارت به همراه وسايل انتقال حرارت به يك سيال عامل استفاده گرديده تا بدينوسيله بتوان از حرارت آزاد شده استفاده نمود واحد مورد نظر اين كد ممكن است شامل تجهيزات بويلر، كوره، سوپر هيتر، ري هيتر، اكونومايزر، گرمكن هوا (ايرهيتر) و مشعل سوخت باشد. در صورتيكه حرارت جذب شده توسط اكونومايزر و گرمكن هوا به واحد برگردانده نشود نمي توان آنها را به عنوان بخشي از واحد در نظر گرفت. هدف از روشهاي اين تست دستيابي اطلاعاتي به منظور ايجاد معيارهاي طراحي قسمت هاي مختلف يك مولد بخاري نمي باشد. كدهاي تكميلي PTC 4.2 و PTC 4.3 به ترتيب شامل تستهاي تجهيزات پودر كننده و گرمكن هوا مي باشند.

2-0- ما قصد داريم براي استفاده از اين كد، آزمايش جامعي از كد مربوط را با دستورالعمل PTC 1 و ساير كدهاي اشاره شده قبل از آغاز مراحل مقدماتي تستها، انجام دهيم. اين بررسي به منظور اطمينان از يك روش تست كامل و مرتب مي باشد زيرا اين بررسي يك درك كلي از نيازمنديهاي كدهاي تست قدرت ASME را به كاربر مي دهد و او مي تواند به سرعت روابط بين كدهاي مختلف را درك نمايد. براي دستيابي به آخرين اصلاحات مربوط به اين كدها و استفاده از آنها بايد دقت كافي را مبذول داشت.

3-0- اگرچه بخش دوم اين كد در ارتباط با نشانه ها و تعاريف مربوط به آنها در اجراي تست واحدهاي مولد بخاري مي باشند، كاربر بايستي به منظور بحث كاملتر براي مواردي كه در پيش رو دارد به كد مربوط به تعاريف و مقادير PTC 2 مراجعه نمايد.

4-0- ضمائم مربوط به ابزار دقيق و وسايل PTC 19 كه در اينجا به آنها اشاره شده بايستي بطور كامل مورد مطالعه قرار گيرند زيرا ارزش و اعتبار نتايج اين تست به انتخاب ابزار و طريقه استفاده، كاليبراسيون و دقت قرائت آنها بستگي دارد.

1-4-0- ساير موارد بسيار مهم براي ارزش و اعتبار اين تست عبارتند از تعيين دقيق مقدار ارزش حرارتي بالا و ديگر خواص سوخت مصرفي كد مناسب براي نوع سوخت و روش استاندارد ASTM مربوط به گرماي احتراق بايستي به دقت پيگيري گردد.

5-0- اين كد بعنوان يك راهنما براي انجام كليه تستهاي مولد بخاري مورد نظر مي‌باشد اما احتمالاً قادر نيست كاربر يك آزمايش را با اشكال گوناگون در طراحي‌هاي مختلف مولدهاي بخاري به تفصيل شرح دهد. در هر صورت يك مهندس ذيصلاح بايستي واحد خاصي را كه مرود نظر مي باشد مطالعه نموده و رابطه آن را با بقيه سيكل سنجيده و دستورالعملهاي تست را كه از نظر كلي درست بوده و با مفاهيم اين كد مطابقت دارد بهبود بخشد. مثالهاي مربوط به طراحي هاي گوناگون در هنگام آماده سازي اين كد، واحدهاي مولد بخاري مادون بحراني و مافوق بحراني تك گذر و سيكل مضاعف مي باشد.

چنين واحدهايي نيز در هنگام آماده سازي اين كد در نظر گرفته شده و عقيده بر اين است كه قوانين مربوطه در تست اين واحدهاي بخاري نيز اقبل اجرا مي باشد.

6-0- دستورالعملهاي كلي كه در اين كد بيان شده است همچنين در تست گرمكن‌هاي آب تغذيه فشار قوي قابل اجرا هستند با اين تفاوت كه تعيين راندمان فقط توسط روش تلفات حرارتي كه در بخش 5 توضيح داده شده است، بدست مي آيد. روش ورودي – خروجي در تعيين راندمان قابل قبول نمي باشد زيرا عدم دقت زيادي به علت وجود مقادير غير قابل تعيين بخار در خروجي و خطاهاي كوچك اندازه گيري درجه حرارت ميزان دبي حجمي زياد وجود دارد. ظرفيت تست يا خروجي توسط راندمان و گرماي ورودي و يا توسط اندازه گيري مستقيم گرماي خروجي در صورتيكه دقت بالا لازم نباشد، قابل تعيين خواهد بود.

7-0- تست واحدهاي اتمي و مولدهاي بخاري سيكل تركيبي در اين كدها نمي باشد زيرا گسترش توسعه مولدها در زمان اصلاح اين كدها انجام مي گرفته در نتيجه توصيه هاي ويژه اضافه نگرديده است.

8-0- سيستمهاي ابزار دقيق پيشرفته مانند ادوات الكترونيكي يا تكنيكهاي اندازه‌گيري دبي جرمي، ممكن است با يك توافق دو جانبه به عنوان يك انتخاب براي ملزومات كد ابزار دقيق اجباري استفاده گردند چون كاربردهاي اين ابزارها دقت لازم براي اين كد را نشان داده است.

بخش (1)

هدف و حوزه ديد

01-1- هدف از اين كد ايجاد روشهايي به منظور انجام تستهاي عملكرد براي تعيين كميات زير مي باشد:

1-01-1- راندمان

2-01-1- ظرفيت

3-01-1- مشخصات عملكرد ديگري نظير دماي بخار، محدوده كنترل، دماي گاز خروجي، تلفات DRAFT، كاهش فشار بخار آب، هوا، وجود ناخالصي (ذرات) در بخار و نشتي هوا.

02-1- تعيين همه يا بخشي از خواص عملكردي فوق الذكر ممكن است به منظورهاي ديگري نظير آنچه كه در زير مي آيد ضروري باشد:

1-02-1- تطبيق دادن عملكرد واقعي با عملكرد ضمانت شده.

2-02-1- مقايسه موارد فوق الذكر با استاندارد عمليات (كاركرد)

3-02-1- مقايسه شرايط يا روشهاي علمي مختلف

4-02-1- تعيين نحوه عملكرد بخشهاي مختلف واحد مولد بخاري

5-02-1- مقايسه عملكرد واحد با انواع سوخت

6-02-1- تعيين تاثير تغييرات تجهيزات بر روي دستگاهها

03-1- دستورالعملها و قوانين موجود در اين كد در مورد دستگاه توصيف شده در بخش، بكار برده مي شوند. تست وسايل كمكي توسط كدهاي تست قدرت كه مخصوص وسايل كمكي تعريف شده اند قابل اجرا مي باشد.

04-1- دستورالعملهاي ارائه شده دو روش در تست مولدهاي بخاري را براي تعيين راندمان قابل قبول مي داند. روش اول اندازه گيري مستقيم گرماي ورودي و خروجي است كه از اين به بعد روش ورودي – خروجي ناميده مي شود و روش دوم اندازه‌گيري مستقيم تلفات حرارتي است كه از اين پس تلفات حرارتي گفته مي شود در گزارشات هر تست روش بكار برده شده بايستي صريحاً ذكر گردد.

1-04-1- روش ورودي – خروجي نياز به اندازه گيري دقيق مقدار و ارزش حرارتي بالاي سوخت، فرضه هاي حرارتي و حرارت جذب شده توسط سيال يا سيالهاي عامل دارد.

2-04-1- روش تلفات حرارتي نياز به تعيين تلفات، قرضه هاي حرارتي و تجزيه و تحليل نهايي و مقدار ارزش حرارتي بالاي سوخت دارد.

به مقدار ايجاد ظرفيتي (خروجي) ك تلفات در آن رخ مي دهد لازم است كه ورودي يا خروجي اندازه گيري شوند.

3-04-1- در اين كد هميشه ورودي به توسط گرماي شيميايي سوخت (ارزش حرارتي بالاي سوخت كه در تجزيه و تحليل هاي آزمايشگاهي تعيين شده است) به همراه قرضه هاي حرارتي اضافه شده به سيال يا سيالهاي عامل، هوا، گاز و ديگر مدارات سيال كه در محدوده مرزي نشان داده شده در شكل 1 را قطع مي كند، گفته مي‌شود.

محدوده مرزي شكل 1 شامل دستگاهي مي باشد كه در طراحي واحد مولد بخاري در نظر گرفته مي شود. حرارت ورودي و خروجي به اين محدوده مرزي در محاسبات راندمان مهم مي باشند. وسايل خارج از اين محدوده هنگامي در محاسبات وارد مي‌گردند كه يك منبع خارجي گرما استفاده گردد يا وقتيكه حرارت تغيير يافته به واحد مولد بخاري برگردانده نمي شود.

4-04-1- خروجي گرماي جذب شده توسط سيال يا سيالهاي عامل تعريف شده است.

5-04-1- قرضه هاي حرارتي بعنوان مقدار حرارت اضافه شده به واحد مولد بخاري علاوه بر حرارت شيميايي سوخت محترق شده تعريف گرديده است اين قرضه هاي حرارتي شامل كمياتي از قبيل گرماي محسوس سوخت (تابعي از گرماي ويژه و درجه حرارت اندازه گيري شده)، در هواي ورودي و در بخار اتمايزينگ شده، و همچنين گرماي حاصل از تغيير قدرت در پودر كننده، پمپ چرخش و فن اوليه هوا و فن چرخش مجدد (ري سيركوليت).

6-04-1- براي درك بهتر از روابط بين ورودي، خروجي، قرضه هاي حرارتي و تلفات به شكل 2 مراجعه شود.

05-1- ظرفيت مولدهاي بخاري بصورت تبخير واقعي وزن بخار تحويلي بر حسب پوند در ساعت يا مقدار BTU بر ساعت جذب شده توسط سيال يا سيالهاي عامل تعريف مي گردد. ظرفيت گرمكن هاي آب داغ بصورت حرارت جذب شده توسط آب و گرماي بخاري كه ممكن است توليد شود بر حسب BTU بر ساعت تعريف گرديده‌اند.

06-1- در اين كد راندمان واحد مولد بخاري براساس راندمان ناخالص تعيين مي‌گردد و اين راندمان عبارت از نسبت گرماي جذب شده توسط سيال يا سيالهاي عامل به گرماي ورودي تعريف شده در بخش 3-04-1 مي باشد. اين تعريف گرماي معادل در قدرت لازم دستگاه هاي كمكي خارج از محدوده شكل 1 را در بر نمي گيرد.

1-06-1- راندمان بر طبق دو روش گفته شده توسط معادلات زير بيان گرديده است:

- روش ورودي – خروجي:

= (درصد) راندمان

100 × =

07-1- به منظور انجام تست راندمان ساده شده فقط حرارت شيميايي سوخت در ورودي را به عنوان ورودي و تلفات بزرگ را در نظر مي گيرند. اطلاعات و روشهاي محاسبات در گزارش تست ASME براي تست راندمان ساده شده نيز استفاده مي‌گردند. (توجه: اين فرمهاي گزارش از طريق تست سفارشات ASME در فرم PAD قابل دستيابي مي باشند.) اگرچه استفاده از روشهاي تست ساده شده توصيه نمي گردد اما در روشهاي تست اندازه گيري مختلف واحدهاي بخاري و همچنين براساس تستهاي مولدهاي بخاري صنعتي و حرارتي كوچك به اين نتيجه رسيده اند كه تست ساده شده تنها تقريب عملي خواهد بود. اگرچه روشهاي تست ساده شده از تلفات كوچك قرضه هاي حرارتي صرف نظر مي نمايد اما اين روشها براي بدست آوردن اقلام اصلي همانند روش ذكر شده در كد تست PTC 4.1 براي واحدهاي مولد بخاري خواهد بود. بنابراين محتويات اين كد بايستي قبل از اجراي تست قرائت و بخوبي درك گردد.

اگر تلفات حرارتي به منظور جبران تغييرات در سوخت يا درجه حرارت هواي ورودي تنظيم گردد، اين مسئله مي تواند در رسيدن به ضمانت راندمان كمك نمايد در اين مورد روش لازم در بخش 7 ارائه شده است، اصلاحات در مورد شرايط استاندارد يا ضمانت كد بايد مورد دقت قرار گرفته و دنبال شود.

08-1- تنظيم نتايج تست كه شامل تاثير حرارت معادل در قدرت وسايل كمكي براي تعيين راندمان خالص مي باشد مورد نظر اين كد نبوده است. روش بدست آوردن راندمان خالص در بخش 2-6 داده شده است.

09-1- هر دو روش ورودي – خروجي و تلفات حرارتي در مولدهاي بخاري با هر نوع سوخت جامد يا مايع يا گاز قابل اجرا مي باشند.

1-09-1- اين كد در صورتيكه هنگام انجام تست فقط يك نوع سوخت استفاده مي‌گردد قابل اجرا خواهد بود.

2-09-1- در صورتيكه تست در زمان استفاده از تركيب سوختها در مولد بخاري انجام مي گردد ضروري است كه روشهاي تست و محاسبات براساس اصول راهنما مفاد كلي اين كد انجام پذيرد. براي كمك به حل اين مشكل پيشنهاد مي گردد كه كتاب (محاسبات احتراق براي سوختهاي چندگانه جلد

AVG.SB ASME TRANSACTIONS 78

«COMBUSTION CALCUIATIONS FOR MULTIPLE FUELS» مراجعه نمائيد.

10-1- تعيين اطلاعات يك تحقيق يا بررسي خاص و يا اطلاعات ويژه ديگري در اين كد وجود ندارد.

11-1- توصيه مي گردد كه گزارش آماده شده براي هر تست يا تست خلاصه شده و يا تست كامل در بر گيرنده تمامي جزئيات شرايطي است كه تست تحت آنها ايجاد گرديده از قبيل ضبط روشهاي تست و همه اطلاعات، تا بدينوسيله منظور از تست انجام شده مشخص گردد.