مقاله در مورد بازیافت حرارتی از دیگ های روغن داغ

اختصاصی از حامی فایل مقاله در مورد بازیافت حرارتی از دیگ های روغن داغ دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه118

فهرست مطالب

فهرست

فصل اول ............................................................................................................................  8  

1-1 تاریخچه دیگ ها ............................................................................................................ 9

1-2 انواع دیگ ها ............................................................................................................. 17

    1-2-1 دیگ بخار ........................................................................................................... 17

    1-2-2 دیگ روغن داغ ................................................................................................... 20

1-3 انواع دیگ بخار ........................................................................................................... 28

    1-3-1 دیگ های فایر تیوب .............................................................................................. 28

    1-3-2 دیگ های واتر تیوب .............................................................................................. 28

    1-3-3 دیگ های آکواتیوب ............................................................................................... 29

    1-3-4 دیگ مدولار ........................................................................................................ 32

    1-3-5 دیگ لوله آبی ...................................................................................................... 32

1-4 انواع اصلی دیگ آب گرم ............................................................................................... 36

1-5 مزایای بخار ...............................................................................................................  40

1-6 مزایای روغن ............................................................................................................  43

1-7 نکاتی در رابطه با انتخاب دیگ .......................................................................................  45

فصل دوم .......................................................................................................................... 48

2-1 مشعل چیست ............................................................................................................... 49

2-2 انواع مشعل ................................................................................................................ 49

2-3 مشعل های مخصوص گاز سوز ....................................................................................... 51

2-4 مشعل های مخصوص گاز سوز بی دمنده ........................................................................... 52

2-5 مشعل های گاز سوز دمنده دار ........................................................................................ 53

2-6 مشعل های با محفظه چرخشی ......................................................................................... 54

2-7 انواع مشعل های مایع سوز ............................................................................................ 57

2-8 نازل مشعل ................................................................................................................. 59

2-9 پمپ های گازوئیل ......................................................................................................... 61

2-10 دودکش ..................................................................................................................  61

فصل سوم.......................................................................................................................... 63

3-1 مبدل های حرارتی ........................................................................................................ 64

3-2 انواع مبدل های حرارتی ................................................................................................ 64

3-3 انتخاب مواد برای ساخت مبدل های حرارتی ....................................................................... 75

فصل چهارم........................................................................................................................ 79

مقدمه .............................................................................................................................. 80

4-1 سرمایه گذاری در بازیافت حرارتی ................................................................................... 84

   4-1-1 آیا اتلاف حرارتی دستگاه ها واقعا زیاد است ............................................................... 84

   4-1-2 مزایای بازیافت حرارتی برای یک کارخانه صنعتی .......................................................... 85

   4-1-3 سرمایه گذاری و سود ............................................................................................ 87

   4-1-4 شاخص های سرمایه گذاری بازیافت حرارتی  .............................................................. 89

   4-1-5 راه کار شرکت AB&CO   .................................................................................... 89

   4-1-6 یک راه حل ساده اقتصادی ........................................................................................ 91

   4-1-7 سیستم بازیافت حرارتی به عنوان یک یونیت .................................................................  92

   4-1-8 آیا ارزش سرمایه گذاری را دارد .............................................................................. 93

   4-1-9 حمیت های اقتصادی عمومی .................................................................................... 94

   4-1-10 انجام محاسبات اجرایی اولیه .................................................................................  95

فصل پنجم........................................................................................................................... 96

مقدمه .............................................................................................................................. 97

5-1 سوخت رسانی به دیگ .................................................................................................. 97

5-2 احتراق .................................................................................................................... 101

5-3 گرمکن سوخت ..........................................................................................................  104

5-4 محاسبات مربوط به اگزوز دیگ ....................................................................................  106

5-5 بازیافت حرارتی از دیگ های روغن داغ ........................................................................  109

5-6 جریان عمود بر دسته لوله ها ......................................................................................  111

مراجع ........................................................................................................................... 119

جدول تبدیل واحدها ........................................................................................................... 120

فصل اول

آشنایی با دیگ ها

1-1-  تاریخچه دیگ ها:

ھﻤﺰﻣﺎن ﺑﺎ ورود ﺑﺸﺮ دوران ﺻﻨﻌﺘﯽ ﮐﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺴﺘﺮده ﺗﺮ اﻧﺴﺎن از ﻧﯿﺮوی ﻣﺎﺷﯿﻦ در اواﯾﻞ ﻗﺮن ھﺠﺪھﻢ ﻣﯿﻼدی آﻏﺎز ﺷﺪ. ﺗﻼش های اﻓﺮادی ﻧﻈﯿﺮ وات، ﻣﺎرﮐﯿﺰ و …، از اﻧﮕﻠﺴﺘﺎن در ارﺗﺒﺎط ﺑﺎ ﮔﺴﺘﺮش ﺑهره ﺑﺮداری از ﻧﯿﺮوی ﺑﺨﺎر و ﻃﺮاﺣﯽ و ﺳﺎﺧﺖ دﯾﮓ ھﺎی ﺑﺨﺎر ﺷﺮوع ﺷﺪ. امروزه از دیگهای بخار در صنایع غذایی، سیستمهای گرمایشی و نیروگاهها  استفاده میگردد.

دﯾﮓ ھﺎی ﺑﺨﺎر اوﻟﯿﻪ از ﻇﺮوف ﺳﺮ ﺑﺴﺘﻪ و از ورق ھﺎی آھﻦ ﮐﻪ ﺑﺮ روی ھﻢ ﺑﺮ ﮔﺮداﻧﻨﺪه و ﭘﺮچ ﺷﺪه ﺑﻮدﻧﺪ و ﺷﺎﻣﻞ اﺷﮑﺎل ﻣﺨﺘﻠـﻒ ﮐـﺮوی و ﯾـﺎ ﻣﮑﻌـﺐ ﺑﻮدﻧـﺪ ساخته می شدند. اﯾﻦ ﻇﺮوف ﺑﺮ روی دﯾﻮارھﺎی آﺟﺮ ﺑﺮ روی آﺗﺶ ﻗﺮار داده ﺷﺪه و در ﺣﻘﯿﻘﺖ ﺑﺮون ﺳﻮز ﻣﺤﺴﻮب ﻣﯽ ﺷﺪﻧﺪ.

شکل 1- 1 ) دیگ بخار اولیه

اﯾﻦ دﯾﮓ ھﺎ در ﻣﺮاﺣﻞ آﻏﺎز بهره ﺑﺮداری ﺗﺎ ﻓﺸﺎر ﺣﺪود  bar 1 ﺗﺎﻣﯿﻦ ﻣﯽ ﻧﻤﻮدﻧﺪ ﮐﻪ ﭘﺎﺳﺨﮕﻮی ﻧﯿﺎزھﺎی آن دوره ﺑﻮد وﻟﯽ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺗﺸﮑﯿﻞ رﺳـﻮب و ﻟﺠـﻦ درﮐﻒ دﯾﮓ ﮐﻪ ﺗﻨﮫﺎ ﻗﺴﻤﺖ ﺗﺒﺎدل ﺣﺮارت آب ﺑﺎ ﺷﻌﻠﻪ ﺑﻮد، و ﺑﺎ ﺑﺮوز اﯾﻦ ﻣﺸﮑﻞ، دﻣﺎی ﻓﻠﺰ ﺑﻪ آراﻣﯽ ﺑﻼ رﻓﺘﻪ و ﻣﻮﺟﺐ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺷﮑﻞ و دﻓﺮﻣﻪ ﺷﺪن ﻓﻠﺰ ﮐـﻒ و درﻧﺘﯿﺠﻪ اﯾﺠﺎد ﺧﻄﺮ اﻧﻔﺠﺎر ﻣﯽ ﺷﺪ.
ھﻤﺰﻣﺎن ﺑﺎ ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﻓﺸﺎر ھﺎی ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺑﺨﺎر ﺗﻮﺳﻂ ﺻﻨﺎﯾﻊ، روﻧﺪ ﺳﺎﺧﺖ دﯾﮓ ھﺎی ﺑﺨﺎر ﻧﯿﺰ ﺗﺤﻮﻻت ﺑﯿﺸﺘﺮی را ﺗﺠﺮﺑﻪ ﻧﻤﻮد. ﺑﺪﯾﻦ جهت ﺑﺮای دﺳﺘﯿﺎﺑﯽ ﺑﻪ ﺑﺎزده ﺣﺮارﺗﯽ ﺑﺸﺘﺮ، ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﺗﺒﺎدل ﺣﺮارﺗﯽ ﺑﯿﺸﺘﺮی اﺣﺴﺎس ﻣﯽ ﺷﺪ، در ﻧﺘﯿﺠﻪ ﺳﻄﻮح در ﻣﻌﺮض ﺣﺮارت ﺑـﺎ در ﻧﻈـﺮ ﮔﺮﻓﺘـﻦ ﺗﻌﺪاد زﯾﺎدی ﻟﻮﻟﻪ ﺑﺎرﯾﮏ ﮐﻪ در آن ھﺎ ﮔﺎزھﺎی ﮔﺮم، ﺟﺮﯾﺎن داﺷﺘﻨﺪ و اﻃﺮاف آنها آب وﺟﻮد دارد، اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﻓﺘﻨﺪ. اﯾﻦ دﯾـﮓ ھـﺎ ﺑـﺎ داﺷـﺘﻦ ﺣﺠـﻢ ﮐﻤـﺘﺮ راﻧـﺪﻣﺎن ﻣﻨﺎﺳﺒﯽ داﺷﺘﻨﺪ.

با افزایش تقاضا برای تولید دیگ های با فشار بالا تر، ساخت دیگهایی که درون سوز بودند آغاز شد که از استوانه های فلزی ساخته می شدند و کوره نیز به شکل استوانه در  درون مخزن استوانه ای قرار میگرفت و محصولات احتراق که در آن زمان بیشتر به صورت جامد ( زغال سنگ ) بودند از روی صفحه ای مشبک به درون کوره انتقال می یافتند و درون کوره می سوختند. در این دیگ های بخار اولیه برای بهره برداری از دمای گازهای خروجی دودکش، از طریق انتقال آنها از  کوره به کانالهای تعبیه شده در زیر مخزن استوانه ای و در نهایت هدایت به سمت دودکش خروجی دیگ اقدام به بالا بردن راندمان می نمودند و لیکن با توجه به اینکه فلز مخزن زیر کوره که به دلیل جمع شدن گل ولای حاصل از آب و کاهش تماس آن با آب مخزن دیگ دارای دمای بیشتری می شد، همان مشکل تغییر خاصیت فلز تا حدودی وجود داشت هرچند دمای گازهای کانال خیلی کمتر از قبل بود. در ادامه فرآیند پیشرفت تولید دیگ های بخار صنعتی، دیگهای معروف به لوله آتشی عقب خشک (FireTube &DryBack) طراحی و ساخته شدند که دراین دیگها با قرار دادن لوله های متعدد داخل مخزن دیگ، گازهای داغ انتهای کوره را از داخل آنها عبور داده و در نهایت از قسمت دودکش خارج می شدند  ولی از مشکلات این دیگ ها وجود سطح عایقکاری شده در انتهای کوره  بود که علاوه براتلاف انرژی حرارتی، حین کار و یا انتقال در اثر لرزش و ضربه های  ایجاد شده در کوره باعث صدمه دیدن عایقکاری و در نتیجه سوختن فلز انتهای کوره می گردید که این مشکل در نسل بعدی دیگ های بخار صنعتی با قرار دادن انتهای کوره در داخل آب تا حدود زیادی مرتفع گردید و سطح حرارتی دیگ افزایش یافت در این طرح که به نام طرح لوله آتشی وعقب تر(FierTube & WetBack) معروف می باشد به طور معمول بسته به ظرفیت دیگ از لحاظ انرژی حرارتی ورودی، به دو صورت: دوپاس و سه پاس، طراحی و ساخته می شوند راندمان حرارتی در دیگ های جدید با اعمال سطح حرارتی قابل قبول وعایق کاری مناسب به حدود %85 قابل دستیابی می باشد.

دﯾﮓ ھﺎی ﺑﺨﺎر ﻟﻮﻟﻪ دودی اﻣﺮوزی ﺑﺎ دو ﯾﺎ ﺳﻪ ﭘﺎس در ﺣﻘﯿﻘﺖ اﻧﻮاع ﺗﮑﺎﻣﻞ ﯾﺎﻓﺘﻪ دﯾﮓ ھﺎی ﻣﺬﺑﻮر ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ.
ﺗﺤﻮل ﻋﻤﺪه دﯾﮕﺮ در ﺳﺎﺧﺖ اﯾﻦ ﻧﻮع دﯾﮓ ھﺎ، ﺗﮑﺎﻣﻞ از دﯾﮓ ھﺎی ﻓﺎﯾﺮﺗﯿﻮپ ﺳﻪ ﭘﺎس ( ﻋﻘﺐ ﺧﺸﮏ ) ﺑﻪ ﺳﺎﺧﺖ دﯾﮓ ھﺎی وﺖ بک ( ﻋﻘﺐ ﺗﺮ) ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. در دﯾﮓ ھﺎی ﻋﻘﺐ ﺧﺸﮏ اﻧﺘهای ﻟﻮﻟﻪ ھﺎی  2 و 3 ﭘﺎس ھﺮ دو ﺑﻪ ﯾﮏ ﺳﻄﺢ ﺷﺒﮑﻪ ﻣﺘﺼﻞ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ، ﮐﻪ ﺑﻪ ﻋﻠـﺖ اﺧﺘـﻼف دﻣـﺎی ﻓـﺎﺣﺶ ﮔﺎزھـﺎی ﺣﺎﺻـﻞ از اﺣﺘﺮاق در 2  ﭘﺎس (  1000 درﺟﻪ ﺳﺎﻧﺘﯿﮕﺮاد ) و 3 ﭘﺎس ( ﺣﺪاﮐﺜﺮ 250 ﺳﺎﻧﺘﯿﮕﺮاد ) ﺳﻄﺢ اﯾﻦ ﺷﺒﮑﻪ دﭼـﺎر ﺗﻨـﺶ و در نهایت ﻧﺸـﺘﯽ ﻣـﯽ ﺷـﻮد. ھﻤﭽﻨﯿـﻦ دﯾﮓ ھﺎی ﻋﻘﺐ ﺧﺸﮏ ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﻋﺎﯾﻖ ﮐﺎری و اﻧﺠﺎم ﺗﻌﻤﯿﺮات ﺑﺮ روی ﻣﻮاد ﻧﺴﻮز اﻃﺎﻗﭽﻪ ﺟﺪا ﮐﻨﻨﺪه  2 و 3 ﭘﺎس ﻧﯿﺰ در ﻓﻮاﺻﻞ زﻣﺎﻧﯽ ﮐﻮﺗـﺎه دارﻧـﺪ، ﮐـﻪ ﻣﻮﺟـﺐ اﻓﺰاﯾﺶ ھﺰﯾﻨﻪ نگهداری و اﯾﺠﺎد وﻗﻔﻪ در ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ.

شکل 1- 2 ) دیگ بخار کورینیش 1810

 گامی هرچند کوتاه به دنبال دیگ کورنیش تک کوره ای برداشته شد و و آن دیگ بزرگتر دو کوره ای لانکاشیر بود که تحت امتیاز FAIRBAIRN و HETHERINGTON در سال 1844 به ثبت رسید ( شکل 1 – 3) که تا اوایل دهه 1950 میدان دار دیگ های صنعتی بود. احتمالا بیش از هزار عدد از این دیگ هنوز در انگلستان کار می کنند، گرچه امروزه آنها را با نوع پرصرفه تر و چند لوله ای به نام " ECONOMICS" جایگزین می نمایند.

شکل 1- 3 ) دیگ بخار  لانکا شیر 1844

باید در نظر داشت که هر چه سطوح در معرض حرارت دیگ بخار زیادتر باشد مقدار حرارت جذب شده از مصرف مقدار معینی سوخت، یعنی بازده بازیافت حرارتی، بیشتر خواهد بود. برای این منظور تعداد بیشماری لوله های باریک که از ان ها گازهای گرم جریان دارد و در داخل اب قرار دارند عامل ازدیاد سطوح گرم هستند، و  در عین حال نیازی به کانال گازهای گرم در پایین دیگ و دو طرف آن نخواهد بود. این نوع دیگ ها یکپارچه می باشند. هر چه لوله ها بلندتر و باریکتر باشند، سطوح انتقال حرارت کارایی بیشتری خواهند داشت. این دیگ های چند لوله ای برای ظرفیت معینی، کم حجم تر از نمونه های پیشین خود هستند و نیازی به آجرکاری ندارند. این دیگ ها در کشتی ها و لکوموتیوها که فضا نقش تعیین کننده دارد، کاربرد زیادی دارند. تعدادی از دیگ های اولیه کشتی ها جهت استفاده بیشتر از فضا، دارای سطح مقطع چهار گوش بودند که بر اثر پارگی گوشه ها، منجر به انفجارات شدید این دیگ ها گردید.

ظروف تحت فشار داخلی، تمایل دارند که به حالت کروی درایند و بنابراین مکانهای غیر کروی ظروف، تحت تنش شدید قرار دارند. نزدیکترین شکل عملی و ممکن دیگ های بخار، به خصوص اگر انتهای دیگ ها گنبدی شکل باشد، استوانه است. طرحی از دیگ استوانه ای در اوایل سالهای 1800 به ثبت رسید که هدف آن تحمل فشار bar 200 بود. در این طرح پیشنهاد شده بود که چنین استوانه ای باید از جنس مس و با ضخامت mm 46 ساخته شود، ولی سابقه ای از ساخت این نوع دیگ در دست نیست . همچنین قرار بود این دیگ برون سوز باشد که به نوبه خود موجب مشکلاتی می گردید، ولی شکل کروی دیگ، برون سوز بودن دیگ را توجیه نمی کند. امروزه نیز با داشتن آلیاژهای فولادی مختلف، در سطح جهانی از ساخت دیگ های لوله- آتشی با ضخامت بیش از mm 22 که در معرض آتش یا گازهای داغ باشد، خودداری می شود. این امر به منظور جلوگیری از تنش های حرارتی فوق العاده در فلز می باشد.

سرانجام همه دیگ های کشتیها را استوانه ای ساختند ولی به علت محدودیت وزن و اندازه، از آجر کاری و ساخت کانال های جانبی خودداری گردید و از دیگ های چند لوله ای و کوره های درون سوز- تا چهار کوره – استفاده شد. گازهای داغ کوره ها وارد محفظه های جداگانه ای با دیواره های لوله – ابی در عقب کوره می گردید و از آنجا با یک چرخش º 180 وارد یک سری لوله های با قطر حدود mm 75 می شد. بعد از عبور از داخل این لوله ها، گازها وارد دودکش قیفی شکل می شدند. این دیگها را دیگهای دوکاناله می نامیدند.

بعدها، دیگ های سه کاناله ساخته شد که در آن، گازها از طریق یک سری لوله های دیگر به قسمت عقب کوره برمی گشت. این دیگها را دیگ های اسکاچ دریایی می نامیدند که از سالهای 1850 تا پیدایش موتورهای دیزل و جایگزینی آنها کاربرد داشتند. به تدریج دیگ های اسکاچ را در خشکی به کار بردند و چون محدودیت جا نبود از آجر کاری نیز استفاده شد و آنها را بلند تر ساختند. این دیگ ها را در انگلستان به نام اقتصادی و در آمریکا هنوز به نام اسکاچ می شناسند.