راهنمای پیش گرم کن هوا: انواع، کارایی و نکات انتخاب

پیش گرمکن هوا چه کار می کند و در کجای سیستم بویلر قرار می گیرد

در دیگ بخار زغال سنگ، گاز یا زیست توده، گاز دودکش در دمای بسیار بالا از کوره خارج می شود و به تدریج با عبور از سوپرهیتر، ریهیتر و لوله اکونومایزر، گرما را از دست می دهد. تا زمانی که گاز به خروجی اکونومایزر می رسد، گاز هنوز به طور معمول در حالت است 250-350 درجه سانتیگراد ، سهم معنی داری از محتوای انرژی اولیه سوخت را به سمت پشته حمل می کند. یک پیش گرمکن هوا به عنوان آخرین وسیله بازیابی حرارت در این مسیر گاز، بلافاصله قبل از فن و دودکش القایی قرار می گیرد و وظیفه آن این است که تا آنجایی که انرژی باقی مانده را قبل از تخلیه گاز، جذب کند. در طرف دیگر همان واحد، هوای احتراق محیطی که توسط فن کشش اجباری به داخل کشیده می‌شود - معمولاً در اطراف 20-30 درجه سانتی گراد - از پیش گرم کن عبور می کند و گرمایی را که گاز دودکش از خود خارج می کند، می گیرد.

تعادل انرژی در پشت این امر ساده و به خوبی در عمل مهندسی دیگ بخار ایجاد شده است: تقریباً برای هر 20 درجه سانتی گراد افزایش دمای هوای احتراق، راندمان کلی دیگ بخار حدوداً بهبود می‌یابد 1 درصد ، زیرا برای رسیدن به همان بخار خروجی باید سوخت کمتری سوزانده شود. فراتر از صرفه جویی مستقیم سوخت، هوای پیش گرم شده همچنین باعث احتراق کامل تر می شود، که به ویژه برای دیگ های زغال سنگ پودر شده که در آن از هوای گرم هم برای خشک کردن زغال سنگ و هم برای انتقال آن به مشعل استفاده می شود، مهم است. احتراق بهتر به معنای کربن نسوخته کمتر در خاکستر و تشکیل مونوکسید کربن کمتر است که مزایای مهمی برای انطباق با انتشار گازهای گلخانه ای و تمیزی دیگ دارد.

یک طراحی وجود دارد که مهندسان باید با دقت مدیریت کنند. همانطور که گاز دودکش بیشتر در داخل پیش گرم کن هوا سرد می شود، دمای آن می تواند به نقطه شبنم اسیدی نزدیک شود - نقطه ای که در آن بخار اسید سولفوریک از تری اکسید گوگرد در گاز دودکش شروع به متراکم شدن روی سطوح فلزی می کند. این امر باعث می شود که پیش گرم کن هوا، به جای اکونومایزر، جزء بیشتر در معرض خطر خوردگی در دمای پایین باشد، و این دلیل اصلی است که انتخاب مواد سرد (که در ادامه در این راهنما پوشش داده می شود) بخش مهمی از تعیین یک پیش گرمکن هوا برای یک سوخت معین

غذای کلیدی: یک air preheater recovers the last practical increment of flue gas heat before the stack, and every 20°C of air preheat is worth approximately 1% of boiler efficiency — but the same cooling that creates this saving also concentrates corrosion risk at the unit's cold end.

سه نوع اصلی پیش گرمکن هوا: لوله ای، احیا کننده و لوله حرارتی

خریداران صنعتی در حال تحقیق در مورد پیش گرمکن هوا به طور کلی با سه خانواده طراحی روبرو می شوند که هر کدام حول مکانیزم انتقال حرارت متفاوت ساخته شده اند.

پیش گرم کن هوا لوله ای (بازیابی).

پیش گرم کن هوا لوله ای یک مبدل حرارتی پوسته و لوله ایستا بدون قطعات متحرک است. گاز دودکش معمولاً در داخل مجموعه ای از لوله ها جریان دارد در حالی که هوای احتراق از خارج از بسته لوله در جریان متقابل عبور می کند و دیواره لوله فلزی خود به عنوان سطح انتقال حرارت عمل می کند که دو جریان را از هم جدا می کند. از آنجایی که مسیرهای گاز و هوا به طور فیزیکی از یکدیگر مهر و موم شده اند، مگر از طریق دیواره فلزی، آلودگی متقاطع (نشت) بین دو جریان ذاتاً کم است، معمولاً در محدوده 1-3٪ . این باعث می شود طراحی لوله ای در جایی که نشت هوا به جریان گاز دودکش به حداقل برسد، مانند دیگ های بخار با تجهیزات حساس انتشار گازهای گلخانه ای پایین دست، جذاب می شود.

احیا کننده (دوار) پیش گرمکن هوا

یک پیش گرم کن هوا احیا کننده، که اغلب به آن واحد نوع Ljungström گفته می شود، از یک روتور بزرگ مملو از صفحات ذخیره گرمای موجدار استفاده می کند که به آرامی از طریق گاز دودکش و مجرای هوا می چرخد. همانطور که بخشی از روتور از جریان گاز داغ عبور می کند، گرما را جذب می کند. همانطور که همان بخش به درون جریان هوا می چرخد، گرمای ذخیره شده را به هوای احتراق ورودی آزاد می کند. این چرخه پیوسته ذخیره سازی و رهاسازی به واحدهای احیا کننده نسبت به اندازه آنها ردپای فشرده و عملکرد انتقال حرارت قوی می دهد، اما مهر و موم های دوار بین بخش ها به طور اجتناب ناپذیری اجازه می دهد تا مقداری هوا به سمت گاز دودکش نشت کند. 5-12٪ و اعوجاج حرارتی روتور در طول زمان می تواند این شکاف را بیشتر در صورت عدم حفظ آب بندی افزایش دهد.

پیش گرمکن هوا لوله حرارتی

پیش گرم کن هوا لوله حرارتی ویژگی های هر دو طرح بالا را ترکیب می کند. از مجموعه ای از لوله های حرارتی مهر و موم شده و پره دار استفاده می کند - که هر کدام حاوی بار کمی از سیال در حال کار در خلاء است - که به گونه ای مرتب شده اند که انتهای اواپراتور هر لوله در مجرای گاز دودکش و انتهای کندانسور در مجرای هوای جداگانه قرار می گیرد. گرمای جذب شده در انتهای داغ سیال کار را تبخیر می کند، بخار به سمت انتهای سرد حرکت می کند و در حالی که گرما را به هوای احتراق می دهد متراکم می شود و سیال متراکم شده با نیروی گرانش یا فتیله برای تکرار چرخه به انتهای گرم باز می گردد. از آنجایی که مجرای گاز و هوا از نظر فیزیکی از هم جدا می مانند و فقط توسط دیواره های لوله مهر و موم شده به هم متصل می شوند، پیش گرمکن هوای لوله حرارتی نشتی را نزدیک به سطوح لوله ای نگه می دارد و در عین حال ضریب انتقال حرارت را در واحد سطح صورت به دست می آورد که عموماً بالاتر از طراحی لوله ای ساده است، به لطف مکانیسم انتقال تغییر فاز و سطح باله باز. یک مزیت عملی اضافه شده این است که بسته‌های لوله حرارتی مدولار هستند: ردیف‌های جداگانه را می‌توان بدون جدا کردن کل واحد بازرسی، تمیز کرد یا جایگزین کرد، که در سوخت‌هایی با گوگرد بالا که سردترین ردیف‌ها سریع‌ترین خرابی یا خوردگی را دارند مفید است.

غذای کلیدی: پیشگرمکن‌های هوای لوله‌ای و لوله‌های حرارتی از مزیت نشتی کم در نداشتن مهر و موم دوار برخوردارند، در حالی که واحدهای احیاکننده نشتی بالاتر را با ردپای کوچک‌تر و عملکرد انتقال حرارت فشرده قوی‌تر معامله می‌کنند.

نحوه عملکرد پیش گرم کن های هوای لوله های حرارتی در برابر طرح های معمولی

دمای خروجی گاز دودکش که از پیش گرم کن هوا خارج می شود یکی از واضح ترین شاخص های واحد است که نشان می دهد چقدر گرمای دستگاه بازیابی شده است، زیرا هر درجه ای که در گاز باقی مانده در پشته انرژی است که به هوای پیش گرم شده مفید تبدیل نشده است. خریدارانی که پیشنهادات سازنده پیش گرم کن هوا را با هم مقایسه می کنند، اغلب با این سوال شروع می کنند که هر طرح چقدر می تواند عملاً دمای خروجی را کاهش دهد، زیرا دمای خروجی پایین تر به طور کلی به معنای بازده بازیابی حرارت بالاتر است، مشروط بر اینکه نقطه شبنم اسیدی سوخت مورد استفاده رعایت شود. با این حال، دستیابی به دمای خروجی پایین‌تر رایگان نیست، زیرا معمولاً به سطح انتقال حرارت بزرگ‌تر یا مکانیزم انتقال مؤثرتر نیاز دارد، که هر دو بر ردپای سرمایه و برنامه‌ریزی نگهداری تأثیر می‌گذارند. نمودار زیر دمای خروجی معمولی گاز دودکش را برای سه نوع پیش گرم کن که در بالا توضیح داده شد، نشان می دهد که از دمای ورودی معمولی 320 درجه سانتی گراد شروع می شود. این ارقام بازه‌هایی هستند که از رویه‌های عمومی دیگ‌های صنعتی به‌جای نتایج یک نصب خاص گرفته شده‌اند و عملکرد واقعی به بار دیگ، نوع سوخت و اندازه پیش‌گرمکن بستگی دارد.

مقایسه گیج نشان می دهد که یک پیش گرمکن هوا لوله ای است که گاز دودکش را تقریباً به پایین می آورد 165 درجه سانتی گراد ، منعکس کننده ضریب انتقال حرارت متوسط آن و اتکا به دیوار فلزی به عنوان تنها مسیر انتقال بین گاز و هوا است. یک پیش گرمکن هوای احیا کننده دمای خروجی کمتری را در حدود بدست می آورد 110 درجه سانتی گراد زیرا ماتریس ذخیره گرمای چرخشی آن، سطح موثر بسیار بزرگی را در یک حجم فشرده ارائه می‌کند و قوی‌ترین بازیابی حرارت خام را در بین سه طرح به آن می‌دهد. پیش گرمکن هوای لوله حرارتی تقریباً بین این دو قرار می گیرد 130 درجه سانتی گراد بهره مندی از ضریب انتقال حرارت بالاتر در هر منطقه لوله های حرارتی تغییر فاز و سطوح پره های کشیده، در حالی که همچنان نشت را نزدیک به سطوح لوله ای نگه می دارد زیرا مجاری گاز و هوا جدا از یکدیگر مهر و موم می شوند. برای کارخانه ای که زغال سنگ با گوگرد بالاتر می سوزاند، این موقعیت میانی می تواند یک مزیت باشد: طراحی لوله حرارتی به طور معنی داری گرمای بیشتری را نسبت به یک واحد لوله ای ساده بدون به ارث بردن نشت هوای بالاتری که مهر و موم های چرخان یک واحد احیا کننده معرفی می کنند، بازیابی می کند. برعکس، در جایی که میزان گوگرد سوخت بسیار کم است و تحمل نشتی کمتر مهم است، دمای خروجی پایین‌تر یک پیش‌گرمکن هوای احیاکننده می‌تواند به قوی‌ترین رقم بازده خام در بین سه گزینه تبدیل شود. همچنین شایان ذکر است که دمای خروجی رانندگی بسیار پایین برای محتوای گوگرد یک سوخت، خطر خوردگی نقطه شبنم اسیدی را در انتهای سرد افزایش می‌دهد، بنابراین حداقل دمای خروجی عملی به اندازه طراحی تجهیزات تابعی از شیمی سوخت است. مهندسان بویلر معمولا واحدهای زغال سنگ را در دمای بالای 120 درجه سانتیگراد نگه می دارند و به واحدهای گازسوز تمیزتر اجازه می دهند تا دمای 90 تا 100 درجه سانتیگراد کار کنند. یک تامین کننده با تجربه پیش گرمکن هوا، به جای بهینه سازی بازیابی گرما به صورت جداگانه، مواد سرد و دمای خروجی را با هم اندازه می دهد. از آنجایی که می‌توان ماژول‌های پره‌دار پیش‌گرمکن هوای لوله‌های حرارتی را ردیف به ردیف تعویض کرد، گاهی اوقات کارخانه‌ها مواد کمی مقاوم‌تر در برابر خوردگی را در سردترین ردیف‌ها نصب می‌کنند، که اجازه می‌دهد تا واحد کلی به عملکرد بازیابی طرح احیاکننده بدون جریمه خوردگی کامل نزدیک‌تر شود. به طور کلی، این مقایسه یکی از مفیدترین نقاط شروع برای محدود کردن نوع پیش گرم کن هوا است که به بهترین وجه با یک چرخه سوخت و کار خاص مطابقت دارد.

کجا پیش گرمکن های هوا در سراسر صنعت استفاده می شود

پیش گرم کن های هوا به هیچ بخش محدود نمی شوند. آنها در هر جایی ظاهر می شوند که یک فرآیند احتراق گاز دودکش را به اندازه ای داغ تولید می کند که ارزش بازیابی را داشته باشد. تولید برق بزرگترین کاربرد واحد باقی می ماند زیرا دیگ های برق شهری و محاصره ای به طور مداوم در بار بالا کار می کنند، که ارزش سالانه هر درصد بازده به دست آمده را به حداکثر می رساند. صنایع سنگین با کوره‌های خاص خود - متالورژی، فرآوری شیمیایی، و تولید مصالح ساختمانی - بیشتر تقاضای باقی‌مانده را تشکیل می‌دهند که هر کدام ویژگی‌های گاز دودکش و ملاحظات خوردگی خاص خود را دارند. درک این توزیع معمولی به توضیح اینکه چرا تولیدکنندگان پیش گرمکن هوا به جای یک محصول استاندارد، چنین طیف گسترده ای از تنظیمات را ارائه می دهند کمک می کند. نمودار زیر یک تخصیص نماینده ظرفیت پیش گرم کن هوای نصب شده بر اساس بخش مصرف نهایی را بر اساس الگوهای عمومی استقرار صنعتی به جای یک مجموعه داده اختصاصی نشان می دهد.

تولید برق تقریباً به حساب می آید 32% از استقرار پیش گرم کن معمولی هوا، که توسط دیگ های بزرگ گازی و زغال سنگ کار می کند، که در آن حتی یک درصد افزایش بهره وری در واحدی که به طور مداوم کار می کند، باعث صرفه جویی سالانه قابل توجهی در سوخت می شود. متالورژی و فولاد نشان دهنده حدود 26% پوشش کوره‌های بلند، کوره‌های گرم کردن مجدد، و خطوط بازپخت که در آن بازیابی گرمای اتلاف گاز دودکش، هم مصرف سوخت را بهبود می‌بخشد و هم به تثبیت کنترل دمای کوره کمک می‌کند. فرآوری شیمیایی و پتروشیمی نزدیک به 19% از کل با توجه به بینش بازار جهانی، بخش تجهیزات بازیابی حرارت زباله های شیمیایی به تنهایی بیش از این ارزش گذاری شده است 11 میلیارد دلار آمریکا در سال 2025، منعکس کننده مقیاس بخاری ها و بویلرهای فرآیندی در این بخش است که به تجهیزات بازیابی گاز دودکش متکی هستند. تولید مصالح ساختمانی، از جمله کوره های سیمان و کوره های ذوب شیشه، در اطراف 14% ، جایی که بازیابی گرمای اتلاف با کنترل هزینه انرژی و اهداف کاهش انتشار ارتباط نزدیکی دارد. باقی مانده تقریبا 9% شامل خمیر و کاغذ، فرآوری مواد غذایی، تکمیل نساجی و سایر صنایع فرآیندی است که دیگ‌های کوچک‌تری را کار می‌کنند، اما همچنان از یک پیش گرم کن هوای صنعتی به اندازه مقیاس خود بهره می‌برند. بر اساس تحقیقات گراند ویو، انتظار می‌رود بازار سیستم‌های بازیابی گرمای زباله - که پیش‌گرم‌کن‌های هوا یکی از دسته‌بندی‌های اصلی تجهیزات آن هستند، از تقریباً رشد کند. 55 میلیارد دلار آمریکا در سال 2023 به بیش از 100 میلیارد دلار آمریکا تا سال 2030، مسیری که عمدتاً توسط همان بخش‌های صنعتی نشان داده شده در این نمودار هدایت می‌شود و اهداف بازده انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای را سخت‌تر می‌کند. برای تامین‌کننده پیش گرم‌کن هوا، این گسترش تقاضا در بخش‌ها به این معنی است که تجهیزات اغلب باید بر اساس شیمی‌های بسیار متفاوتی از گازهای دودکش مهندسی شوند، از خروجی گاز طبیعی نسبتاً تمیز گرفته تا جریان‌های پر ذرات و گوگرد بالا از دیگ‌های با سوخت زغال‌سنگ و عملیات تف جوشی. این تنوع دقیقاً به این دلیل است که انتخاب نوع و ترکیب مواد مناسب، که بعداً در این راهنما مورد بحث قرار گرفت، به اندازه شماره کارآیی عنوان مهم است.

تعادل حرارتی: چقدر گرمای گاز دودکش یک پیش گرم کن هوا واقعاً بازیابی می کند

برای درک سهم واقعی یک پیش گرم کن هوا، نگاه کردن به تعادل کامل حرارتی دیگ بخار به جای پیش گرمکن به صورت مجزا کمک می کند. هر دیگ بدون توجه به اینکه چقدر خوب طراحی شده باشد بخشی از انرژی سوخت را در پشته از دست می دهد، و سوال عملی برای مهندس کارخانه این است که چقدر از این اتلاف را می توان از نظر اقتصادی و با کدام قطعه تجهیزات جبران کرد. یک اکونومایزر معمولاً سهم قابل توجهی از گرمای گاز دودکش را با پیش گرم کردن آب تغذیه دیگ بازیابی می کند و یک پیش گرم کن هوا با پیش گرم کردن هوای احتراق سهم بیشتری از آن را بازیابی می کند. از آنجایی که این دو دستگاه به صورت سری در امتداد یک مسیر گاز دودکش کار می کنند، مقداری که یک پیش گرمکن هوا هنوز می تواند بگیرد تا حدی بستگی به مقداری دارد که اکونومایزر جلوی آن قبلاً برداشته است. نمودار زیر این رابطه را برای یک نماینده نشان می دهد 130 تن در ساعت دیگ صنعتی، مجموع گرمای بازیابی شده را با هیچ پیش گرمکن هوای نصب شده با سه پیکربندی پیش گرم کن هوا که در پایین دست همان اکونومایزر اضافه شده است، مقایسه می کند.

بدون نصب پیش گرمکن هوا، این بویلر نماینده تقریباً بهبود می یابد 14 گیگاژول در هر ساعت کار تنها از طریق اکونومایزر، و تمام حرارت باقیمانده گاز دودکش بدون استفاده از پشته خارج می شود. افزودن پیش گرم کن هوای لوله ای، کل گرمای بازیابی شده را تقریباً افزایش می دهد 23 گیگاژول در ساعت ، مشارکت در مورد 9 گیگاژول در ساعت در بالای سهم اکونومایزر. یک پیش گرمکن هوای احیا کننده بیشترین بازیابی را در این مقایسه انجام می دهد و کل گرمای بازیافتی را تقریباً به دست می آورد 27 گیگاژول در ساعت مطابق با دمای پایین خروج گاز دودکش که در مقایسه گیج قبلی نشان داده شده است. پیشگرمکن هوای لوله حرارتی نزدیک به اطراف قرار دارد 26 گیگاژول در ساعت ، تأیید می کند که عملکرد بازیابی آن به طراحی احیا کننده نزدیک می شود در حالی که همانطور که قبلاً بحث شد، از نشت هوای بالاتری که همراه با یک سیستم آب بندی چرخان است جلوگیری می کند. به طور نسبی، این بدان معناست که نصب هر یک از سه نوع پیش گرم کن هوا در مقایسه با تکیه بر اکونومایزر، تقریباً کل گرمای دودکش بازیابی شده را دو برابر می کند، به همین دلیل است که پیش گرم کن های هوا یکی از ارتقاهای بازدهی مقرون به صرفه برای دیگ های موجود در نظر گرفته می شوند. شایان ذکر است که اعداد خاص در این نمودار برای دیگ‌های با ظرفیت متفاوت، نوع سوخت، یا اندازه‌های اکونومایزر موجود تغییر می‌کنند، بنابراین باید به‌عنوان نشان‌دهنده الگوی نسبی بین پیکربندی‌ها خوانده شوند تا تضمینی برای هر کارخانه جداگانه. ظرفیت دیگ تأثیر زیادی بر قدر مطلق این گرمای بازیافتی دارد: دیگ بخار بزرگتر با همان تعداد ساعت کار در سال، صرفه جویی نسبتاً بیشتری در مصرف سوخت حاصل از افزایش بازده واحد درصدی را شاهد خواهد بود. برای کارخانه‌هایی که یک مقاوم‌سازی را ارزیابی می‌کنند، این نمای تعادل حرارتی معمولاً از درصد بازده سرفصل منفرد آموزنده‌تر است، زیرا روشن می‌کند که چه مقدار از انرژی گاز دودکش موجود قبل از نصب پیش‌گرمکن هوا گرفته شده است، و بنابراین چقدر سود بیشتر به طور واقعی در دسترس است. یک سازنده باتجربه پیش گرمکن هوای دیگ معمولاً قبل از پیشنهاد یک اندازه پیش گرمکن هوای خاص، داده های عملکرد اکونومایزر موجود را درخواست می کند، دقیقاً به دلیل این رابطه سری بین دو دستگاه.

خوردگی، رسوب گیری و انتخاب مواد برای لوله های پیش گرمکن هوا

همان فرآیند خنک‌کننده‌ای که یک پیش‌گرمکن هوا را ارزشمند می‌کند، مهم‌ترین چالش عملیاتی آن را نیز ایجاد می‌کند. همانطور که گاز دودکش از واحد عبور می کند و گرما را از دست می دهد، دمای آن می تواند به زیر نقطه شبنم اسیدی کاهش یابد - دمایی که در آن بخار اسید سولفوریک، که هنگام واکنش تری اکسید گوگرد در گاز دودکش با بخار آب تشکیل می شود، به عنوان یک لایه مایع روی سطوح فلزی سرد شروع به متراکم شدن می کند. این اسید تغلیظ شده به فولاد کربنی محافظت نشده حمله می کند و محصولات خوردگی حاصل با خاکستر بادی و دوده ترکیب می شوند و رسوب چسبناکی را تشکیل می دهند که جریان گاز را بیشتر محدود می کند و انتقال حرارت را کاهش می دهد، یک مشکل ترکیبی خوردگی و رسوب که تقریباً به طور کامل در سردترین ردیف های پیش گرم کن متمرکز می شود، نزدیک به جایی که هوای محیط ورودی برای اولین بار با آن تماس می گیرد.

از آنجایی که این خطر در یک مکان قابل پیش بینی متمرکز است، سازندگان پیش گرمکن هوا در درجه اول از طریق انتخاب مواد در انتهای سرد به جای طراحی مجدد کل واحد، به آن رسیدگی می کنند. روش‌های رایج شامل لوله‌های فولادی کربنی با پوشش لعابی است که یک سد شیشه‌ای مانند مقاوم در برابر اسید را با هزینه مواد نسبتاً کم ایجاد می‌کند. فولاد هوازدگی (اغلب با نام‌های تجاری مانند آلیاژهای نوع کورتن به آن اشاره می‌شود)، که یک لایه اکسید محافظ پایدار را تحت قرار گرفتن در معرض اسید ملایم تشکیل می‌دهد. گریدهای فولاد زنگ نزن آستنیتی مانند 304 یا 316L برای سوخت‌های گوگرد متوسط ​​تا زیاد، مقاومت در برابر خوردگی قوی‌تر با هزینه مواد و ساخت بالاتر را ارائه می‌دهند. و برای شدیدترین عملکرد با گوگرد یا کلر بالا، آلیاژهای مبتنی بر نیکل یا اتصالات لحیم شده با نیکل در اتصالات لوله به هدر که در معرض دید قرار دارند، زیرا اتصالات لحیم کاری شده کمتر مستعد حمله موضعی هستند که می تواند در جوش های معمولی تحت چرخه حرارتی مکرر ایجاد شود.

از آنجایی که بسته‌های پیش‌گرمکن هوا لوله‌های حرارتی مدولار هستند، کارخانه‌ها اغلب مواد مقاوم‌تر در برابر خوردگی را فقط در سردترین یک یا دو ردیف لوله‌ها به جای کل واحد تعیین می‌کنند، که هزینه مواد را کنترل می‌کند و در عین حال از منطقه در معرض بالاترین خطر محافظت می‌کند. دستیابی به این درجه بندی مواد ردیف به ردیف در طراحی لوله ای، که در آن کل بسته نرم افزاری معمولاً یک ماده واحد است، دشوارتر است، و در روتور احیاکننده، که در آن صفحات ذخیره گرما در هر دو ناحیه دما می چرخند و بنابراین نیاز به محافظت یکنواخت در کل سبد دارند، غیرعملی است. نظارت منظم بر دمای خروجی گاز دودکش نسبت به نقطه شبنم اسید محاسبه شده برای محتوای گوگرد خاص سوخت، تنها راه موثر برای جلوگیری از ایجاد این نوع خوردگی در وهله اول است، صرف نظر از اینکه کدام طراحی پیش گرمکن هوا نصب شده است.

غذای کلیدی: خوردگی سرد توسط تراکم اسید سولفوریک ایجاد می شود و انتخاب مواد - نه نوع پیش گرمکن به تنهایی - اهرم اصلی برای مدیریت اقتصادی آن است.

تطبیق تمرین تعمیر و نگهداری با نوع سوخت

الزامات تعمیر و نگهداری برای پیش گرم کن هوا عمدتاً بر اساس نوع سوخت است تا اندازه دیگ، زیرا مکانیسم های رسوب و خوردگی که در بالا توضیح داده شد با محتوای خاکستر و گوگرد به جای خروجی بخار مقیاس می شوند. سوخت‌های تمیز مانند گاز طبیعی ذرات کمی باقی می‌مانند و تری‌اکسید گوگرد نسبتاً کمی تشکیل می‌دهند، بنابراین سطوح انتقال حرارت برای مدت طولانی بین بازرسی‌ها تمیز می‌مانند. سوخت‌های جامد مانند زغال‌سنگ و زیست توده، در مقابل، خاکستر بادی قابل توجهی تولید می‌کنند و در مورد زغال‌سنگ با گوگرد بالاتر، تراکم اسیدی تهاجمی‌تر در انتهای سرد تولید می‌کنند که هر دو فاصله عملی بین تمیز کردن را کوتاه می‌کنند. اشتباه گرفتن این فاصله نگهداری در هر جهت هزینه واقعی دارد: تمیز کردن بیش از حد باعث اتلاف کار و افزایش زمان از کار افتادگی برنامه ریزی نشده می شود، در حالی که تمیز کردن کم باعث ایجاد رسوب می شود که باعث افزایش افت فشار در سراسر واحد می شود، مصرف برق فن را افزایش می دهد و به تدریج بهره وری را که پیش گرم کن هوا برای جذب در وهله اول نصب شده بود، کاهش می دهد. نقشه حرارتی زیر فواصل تمیز کردن توصیه شده معمولی را در پنج نوع سوخت رایج و سه طرح اصلی پیش گرم کن هوا مشخص می کند.

برای گاز طبیعی، هر سه نوع پیش گرمکن هوا معمولاً می توانند کار کنند 18 تا 24 ماهگی بین تمیز کردن کامل، زیرا سوخت حداقل خاکستر و تری اکسید گوگرد کم تولید می کند. روغن سوخت سبک این مقدار را تقریباً کوتاه می کند 9 تا 12 ماه در سه طرح مشابه، نشان دهنده محتوای گوگرد بالاتر آن نسبت به گاز طبیعی است. زغال سنگ کم گوگرد، که در اینجا به شرح زیر تعریف شده است 1% گوگرد با وزن، فواصل زمانی را بیشتر به اطراف کاهش می دهد 4 تا 6 ماه بیشتر به دلیل بارگیری خاکستر بادی و نه خوردگی به تنهایی است. زغال سنگ با گوگرد بالا تقریباً 1% گوگرد نیاز به بیشترین توجه، با فواصل فشرده به فقط 2 تا 3 ماه زیرا هر دو رسوب خوردگی و خوردگی نقطه شبنم اسیدی با هم تسریع می کنند. سوخت های زیست توده در محدوده ای مشابه زغال سنگ با گوگرد بالا قرار دارند 2 تا 4 ماه ، عمدتاً توسط خاکستر غنی از قلیایی که تمایل به نرم شدن و چسبیدن به سطوح داغ به جای محتوای گوگرد دارد. در هر نوع سوختی در این مقایسه، پیشگرمکن هوای احیاکننده به طور مداوم به کوتاه‌ترین فاصله از سه طرح نیاز دارد، که هم مساحت موثر بزرگ‌تر آن را نشان می‌دهد که ذرات بیشتری را جمع‌آوری می‌کند و هم حساسیت افزوده شده مهر و موم‌های چرخشی آن به هرگونه تجمع رسوبی را نشان می‌دهد. پیشگرمکن هوای لوله حرارتی معمولاً با فاصله طراحی لوله‌ای مطابقت دارد یا کمی فراتر می‌رود، و مزیت متوسطی نسبت به لوله‌ای مخصوصاً در زیست توده نشان می‌دهد، که تجربه صنعت آن را به توانایی تمیز کردن یا جایگزینی ردیف‌های پره‌دار منفرد بدون برچیدن بسته کامل نشان می‌دهد. برای هر سوختی با محتوای خاکستر معنی‌دار، اکثر تولیدکنندگان پیش‌گرمکن هوای دیگ، جفت کردن دستگاه را با سیستم دمیدن دوده، با استفاده از بخار یا هوای فشرده توصیه می‌کنند، که بدون توجه به اینکه کدام یک از سه طرح نصب شده است، فاصله بین بازرسی‌های دستی را افزایش می‌دهد. کارخانه هایی که منابع سوخت را تغییر می دهند، به عنوان مثال از گاز طبیعی به ترکیب زغال سنگ، باید برنامه تعمیر و نگهداری پیش گرم کن هوای خود را به طور همزمان بررسی کنند، زیرا فاصله زمانی مناسب می تواند به طور قابل توجهی تغییر کند حتی اگر تجهیزات فیزیکی تغییر نکرده باشند.

نحوه انتخاب و اندازه یک پیش گرم کن هوا برای دیگ بخار

تعیین پیش گرمکن هوای مناسب با یک تصویر واضح از گازهای دودکش و شرایط هوایی که واحد واقعاً در سرویس مشاهده می کند، شروع می شود، نه فقط ظرفیت پلاک دیگ. یک تامین کننده پیش گرم کن هوا معمولاً قبل از پیشنهاد طرح، داده های اصلی زیر را درخواست می کند:

1. سرعت جریان گاز دودکش و دمای ورودی در نقطه ای که پیش گرم کن هوا نصب می شود، معمولاً درست بعد از اکونومایزر
2. نوع سوخت و محتوای گوگرد، زیرا حداقل دمای خروجی گاز دودکش و مواد سرد را تعیین می کند.
3. دمای پیش گرم هوای احتراق هدف، که معمولاً توسط مشعل یا آسیاب به جای انتخاب آزادانه تنظیم می شود.
4. رد پای موجود و مسیریابی کانال، به ویژه برای پروژه های مقاوم سازی در یک دیگ بخار موجود با فضای محدود
5. تحمل نشت هوا قابل قبول، که می تواند طراحی احیا کننده را که در آن تجهیزات پایین دستی به رقیق شدن گاز حساس هستند رد کند.
6. دسترسی برنامه ریزی شده تعمیر و نگهداری و فرکانس قطع، زیرا واحدهای احیا کننده نسبت به طرح های لوله ای یا لوله های حرارتی نیاز به سرویس آب بندی مکرر دارند.

هنگامی که این پارامترها شناخته شدند، انتخاب نوع به طور کلی از یک منطق ساده پیروی می کند. جایی که فضای کف محدود است و میزان گوگرد سوخت کم است، ردپای فشرده پیش گرمکن هوای احیاکننده و بازیابی حرارت قوی آن را به انتخابی کارآمد تبدیل می کند. در جایی که به حداقل رساندن نشت هوا در اولویت است، یا جایی که دیگ بخار سوخت با گوگرد بالاتر می سوزاند و کارخانه می خواهد مواد مقاوم در برابر خوردگی را فقط در سردترین ردیف ها به جای کل واحد درجه بندی کند، یک پیش گرم کن هوا لوله حرارتی اغلب مناسب تر است. در جایی که سادگی، فواصل سرویس طولانی، و کمترین خطر قطعات متحرک ممکن است بیشترین اهمیت را دارد، پیش گرمکن هوای لوله ای یک گزینه قابل اعتماد باقی می ماند، به ویژه در دیگهای بخار صنعتی کوچکتر و متوسط. جدول زیر چندین نوع پیکربندی رایج را که یک سازنده پیش گرم کن هوای سفارشی می تواند در هر یک از سه نوع اصلی ارائه دهد، خلاصه می کند.

احیا کننده دو بخش
روتور به دو ناحیه (گاز و هوا) تقسیم می شود. پیکربندی استاندارد برای اکثر بویلرهای صنعتی. احیا کننده سه بخش
بخش سومی را برای هوای اولیه (زغال‌سنگ خشک‌کننده) اضافه می‌کند که در دیگ‌های ذغال‌سنگ پودر شده رایج است. لوله پره دار
سطح باله‌های کشیده، ناحیه انتقال حرارت را در همان ردپای لوله‌ای افزایش می‌دهد. لوله ای میناکاری شده
پوشش لعابی مقاومت اسیدی را برای احتراق زغال سنگ و نفت با گوگرد متوسط می افزاید. لوله حرارتی تک و دو گذر
پاس اضافی زمان تماس را برای بهبودی بیشتر در یک ردپای محدود افزایش می دهد.

غذای کلیدی: انتخاب نوع باید مستقیماً از محتوای گوگرد سوخت، ردپا، تحمل نشتی و دسترسی به تعمیر و نگهداری - نه تنها از ارقام بازده - پیروی کند.

ملاحظات نصب، راه اندازی و مقاوم سازی

افزودن پیش گرم کن هوا به دیگ موجود که در ابتدا با دیگ طراحی نشده بود، یک بازسازی معمولی با بهره وری انرژی است، و به طور کلی بیشتر از نصب آن در یک ساختمان جدید مهم است، زیرا مسیر کانال، پشتیبانی ساختاری، و ظرفیت فن پیشرو همگی باید در یک طرح موجود ادغام شوند. یک پروژه مقاوم‌سازی معمولاً با بررسی سایت و تجزیه و تحلیل گازهای دودکش برای تأیید نرخ‌های جریان و دماهای واقعی عملیاتی آغاز می‌شود، زیرا این مقادیر می‌توانند پس از سال‌ها کارکرد با مقادیر طراحی اولیه متفاوت باشند. مهندسی سازه برای تأیید اینکه دیگ بخار می‌تواند وزن اضافی و بارگذاری کانال را تحمل کند، دنبال می‌شود، و فن‌های پیش‌کش القایی و اجباری بررسی می‌شوند تا تأیید شود که حاشیه کافی برای کنترل افت فشار اضافه‌ای که پیش‌گرم‌کننده هوای جدید وارد مسیرهای گاز و هوا می‌کند، دارند.

راه اندازی پیش گرم کن هوا، چه تازه نصب شده باشد و چه به روز شده، عموماً از چارچوبی پیروی می کند که در کدهای آزمایش عملکرد بخاری هوا شناخته شده مانند ASME PTC 4.3، که روش های استانداردی را برای اندازه گیری اثربخشی انتقال حرارت، نرخ نشت هوا و افت فشار در شرایط کنترل شده تعریف می کند. آزمایش نشتی به ویژه برای واحدهای احیا کننده مهم است، زیرا سایش آب بندی در حین حمل و نصب و نصب می تواند تا زمانی که دیگ از قبل در خدمت باشد، مورد توجه قرار نگیرد. پس از راه اندازی، اکثر کارخانه ها یک بررسی عملکرد بعدی را پس از چند هزار ساعت اولیه کار برنامه ریزی می کنند تا تأیید شود که دمای خروجی اندازه گیری شده و افت فشار نزدیک به مقادیری است که سازنده پیش گرم کن هوا در مرحله طراحی مشخص کرده است، و قبل از اینکه به یک مشکل تعمیر و نگهداری بزرگ تبدیل شود، روند رسوب اولیه را تشخیص دهد.

به طور خاص برای پروژه‌های مقاوم‌سازی، برنامه‌ریزی در مورد قطعی دیگ بخار برنامه‌ریزی‌شده معمولاً عامل تعیین‌کننده برای زمان‌بندی پروژه است، زیرا بیشتر کارهای اتصال مکانیکی باید در زمانی که دیگ آفلاین است انجام شود. همکاری نزدیک با یک تامین کننده با تجربه پیش گرم کن هوا در مرحله طراحی، به جای پس از سفارش تجهیزات، باعث کوتاه شدن این پنجره قطع می شود زیرا رابط کانال و تکیه گاه های ساختاری را می توان از قبل برای مطابقت با دیگ موجود به جای تنظیم در محل، از پیش مهندسی کرد.

جیانگ سو شیننگ به عنوان تولید کننده و تامین کننده پیش گرمکن هوا

انتخاب یک سازنده پیش گرم کن هوا با عمق مهندسی واقعی در خانه دقیقاً در زمینه هایی که در بالا توضیح داده شد بیشترین اهمیت را دارد: کیفیت ساخت لوله های حرارتی، یکپارچگی اتصالات در انتهای سرد، و توانایی درجه بندی مواد ردیف به ردیف برای یک سوخت خاص به جای ارائه یک طرح ثابت. به عنوان تولید کننده تجهیزات بازیابی حرارت زباله های دودکش صنعتی چین و کارخانه تجهیزات فرآیند شیمیایی، شرکت تجهیزات شیمیایی جیانگ سو شیننگ با مسئولیت محدود که در سال 2005 تاسیس شد، متخصص در تحقیق، توسعه و ساخت سیستم‌های بازیابی حرارت زباله‌های دودکش و تجهیزات شیمیایی، با قابلیت‌های داخلی جامع توسعه لوله‌های حرارتی، لحیم کاری بر پایه نیکل و ساخت مخازن تحت فشار است. این ترکیب به‌ویژه به فناوری پیش‌گرم‌کن هوای لوله‌های حرارتی که در این راهنما مورد بحث قرار گرفته است مربوط می‌شود، زیرا عملکرد و طول عمر لوله‌های حرارتی مستقیماً به کیفیت ساخت در سطح لوله مهر و موم شده و سطح اتصال بستگی دارد نه به طراحی کلی واحد به تنهایی.

محصولات جیانگ سو شیننگ به طور گسترده در صنایع شیمیایی زغال سنگ، متالورژی، تولید برق، و صنایع آمونیاک مصنوعی استفاده می شود و تجهیزات این شرکت به بازارهای خارج از کشور صادر شده است. از آنجایی که پیشگرمکن‌های هوای لوله‌ای، احیاکننده و لوله‌های حرارتی هر کدام با شرایط سوخت و ردپای متفاوتی مطابقت دارند، همانطور که در راهنمای انتخاب بالا توضیح داده شد، کار با سازنده‌ای که قادر به مهندسی در هر سه پیکربندی - به جای یک خط تولید ثابت واحد است - به کارخانه اجازه می‌دهد به جای تطبیق شرایط عملیاتی خود با محدوده محصول محدود، تجهیزات را با شرایط عملیاتی واقعی خود مطابقت دهد. برای کارخانه هایی که یک پیش گرم کن هوای دیگ بخار جدید را ارزیابی می کنند یا برای بازسازی یک واحد موجود برنامه ریزی می کنند، این وسعت قابلیت داخلی، از تولید لوله های حرارتی تا ساخت مخازن تحت فشار، از پاسخ مهندسی متناسب تر به شیمی گازهای دودکش پروژه و محدودیت های فضا پشتیبانی می کند.