بویلر های تقطیری

از: مهندس مجید سلطانی و حسین بزم آراء

بویلرهای تقطیری یا Condensing Boiler همانطور که از نامشان پیداست، به نوعی از عمل تقطیر استفاده می‌کنند. کلاً برای یک دستگاه حرارتی می‌توان سه نوع تهویه برای گازهای حاصل از احتراق در نظر گرفت. نوع A که در آن دستگاه هوا را از محیط گرفته و محصولات احتراق نیز وارد محیط می‌شوند. در واقع این سیستم، فاقد دودکش است. در نوع B، سیستم هوا را از محیط گرفته و پس از احتراق، محصولات را توسط دودکش به بیرون منتقل می‌کند. امروزه با کاهش حجم و فضای اتاق‌ها و کاهش درزها و هوای ورودی به ساختمان‌ها، از سیستم دیگری که نوع C نامیده می‌شود استفاده می‌شود. در نوع C، هوای تازه برای احتراق توسط دودکش وارد شده و محصولات احتراق نیز توسط دودکش دیگری به خارج هدایت می‌شوند. بویلرهای تقطیری را غالباً از نوع C می‌سازند چرا که هدف در واقع افزایش بازدهی و کارایی سیستم‌ها می‌باشد.

برای ساخت این نوع بویلرها، روش‌های متفاوتی وجود دارد یکی از این روش‌ها که فضای نسبتاً کمتری را اشغال می‌کند، نصب مشعل از بالاست. نوع دیگر، پیش گرم کردن آب ورودی توسط گازهای خروجی می‌باشد. شماتیک این دو نوع سیستم در شکل (۱) نشان داده شده است.
به دلیل اینکه آب حاصل از میعان در احتراق، معمولاً حالت اسیدی داشته و موجب خوردگی می‌شود، باید آنرا به نحو خاصی که به سایر قسمت‌های بویلر راه پیدا نکند، از سیستم خارج کرد.
تکنولوژی بویلرهای تقطیری، بر مبنای دریافت حرارت نهان سوخت می‌باشد. کل ارزش حرارتی سوخت که به آن ارزش حرارتی Gross نیز گفته می‌شود، زمانی آزاد می‌گردد که آب موجود در محصولات احتراق که به صورت بخار می‌باشد، به مایع تبدیل شود.
نمودار ۱، ارزش حرارتی Net و Gross سوخت‌های مختلف را بر حسب kwh/m3 نشان می‌دهد.
همانطور که ملاحظه می‌کنید، گاز طبیعی به دلیل داشتن هیدروژن بیشتر (نسبت به تعداد کربن) توانایی بیشتری در تقطیر آب محصولات احتراق دارد.

نسبت ارزش حرارتی Gross به Net فقط به ساختار شیمیایی سوخت بستگی دارد و یک خاصیت مشخصه آن می‌باشد. این نسبت در گاز طبیعی حدود ۱۰۱۱ می‌باشد که نشان دهنده این است که ۱۱ درصد حرارت موجود، به صورت نهفته می‌باشد.

بررسی بویلرهای عادی نشان می‌دهد که اگر کل بازده را بر مبنای ارزش حرارتی خالص، ۱۰۰٪ فرض کنیم، حدود ۵ الی ۱۰ درصد در قسمت دودکش تلفات وجود دارد و حدود ۲ الی ۵ درصد تلفات، به صورت تلفات تشعشعی می‌باشد و لذا بازده این بویلرها به ۸۵ تا ۹۳ درصد کاهش می‌یابد. در مورد بویلرهای تقطیری کل بازده بر همان مبنای قبلی ۱۱۱ درصد (با سوخت گاز طبیعی) می‌باشد. تلفات مربوط به تقطیر حدود ۲ درصد می‌باشد. نزدیک به ۲ درصد نیز در دودکش تلفات وجود داشته و حدود ۱ درصد نیز تلفات به صورت تشعشع می‌باشد.

بازده کل این نوع دستگاه‌ها نسبت به ارزش حرارتی خالص حدود ۱۰۶ درصد خواهد بود.
به صورت تئوری برای محاسبه بازده این دستگاه‌ها، یک ترم به فرمول راندمان اضافه می‌شود.

میزان واقعی تقطیر باید اندازه گیری شود و میزان تئوری تقطیر برای گاز طبیعی LL 1.53 Kg/m3 و برای گاز طبیعی E 1.63 Kg/m3 میباشد. در یک محصول خوب حدود ۸۰ درصد از میزان تئوری انجام می گیرد. در اثر این تقطیر، دمای گازهای خروجی تا ۴۰°C کاهش می‌یابد. استانداردهای موجود برای بویلرهای تقطیری، حداقل بازدهی تحت ورودی نامی را به صورت زیر بیان می‌کنند.

Eff = 91 + Log P

که در این رابطه P خروجی نامی محصول است و برای بویلرهایی که دارای دامنه ی کارکرد هستند، میانگین حداقل و حداکثر خروجی باید منظور شود. آزمون دیگری که موسوم به آزمون پاره‌بار (Part load) است نیز انجام می‌شود، استاندارد EN677 آن را در ۳۰٪ میانگین حداقل و حداکثر ظرفیت بویلر، برای بویلرهایی با ظرفیت متغیر در نظر می‌گیرد. بازدهی در این قسمت باید حداقل به صورت زیر باشد.

Eff = 97 + Log P

که P خروجی نامی تحت ورودی مربوطه است.

منبع: مجله تهویه مطبوع شماره 3

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های تاسیسات مکانیکی شرکت کنید.