آیا بویلرها می توانند منفجر شوند؟ علل، استانداردها و نکات پیشگیری برای گیاهان

آیا بویلرها می توانند منفجر شوند؟ بله، آنها می توانند. اما در زمینه یک کارخانه صنعتی، سوال واقعی فقط این نیست که آیا امکان پذیر است یا خیر، بلکه این است که آیا طراحی، مواد و روش های عملیاتی در تاسیسات شما آن را محتمل می کند یا خیر. هنگامی که یک مدیر کارخانه، مهندس فرآیند یا متخصص تدارکات این عبارت را جستجو می‌کند، معمولاً با یکی از دو سناریو روبرو می‌شود: ممیزی ایمنی که شکاف‌ها را کشف کرده است، یا تصمیم‌گیری مشخصات برای دیگ‌های بازیابی حرارت زباله جدید. در هر صورت، پاسخ باید دقیق باشد، نه اطمینان بخش. انفجارهای دیگ بخار، اعمال تصادفی فیزیک نیستند. آنها نقطه پایانی زنجیره ای از خرابی های قابل پیش بینی هستند: فشار بیش از پوشش طراحی، سطح انتقال حرارت ظرفیت خنک کننده خود را از دست می دهد، خوردگی که مرز فشار را نازک می کند، یا گاز سوختی که منبع احتراق را پیدا می کند. با محاسبات طراحی، کنترل کیفیت ساخت و یک رژیم بازرسی منظم می توان از هر یک از این خرابی ها جلوگیری کرد.

این مقاله از دیدگاه سازنده دیگ های حرارتی پسماند صنعتی، اکونومایزرها و مبدل های حرارتی به این سوال می پردازد. این دیدگاه اهمیت دارد زیرا مشخصات خطر انفجار دیگ بخار حرارتی با دیگ پکیج آتش‌زده متفاوت است. یک دیگ حرارت هدر رفته اغلب در معرض گاز دودکش با دمای بالا در سمت پوسته و سیستم بخار آب در سمت لوله قرار می گیرد. مرز بین این دو سیستم جایی است که بیشتر حوادث از آنجا شروع می شود. هدف در اینجا این است که به شما درکی کاربردی و کاربردی از مکانیسم‌های خرابی، استانداردهای حاکم بر آن‌ها و روال‌های تعمیر و نگهداری که آنها را از تبدیل شدن به رویدادهای واقعی بازمی‌دارد، ارائه دهد.

چه چیزی باعث انفجار دیگ بخار می شود؟ دو مکانیسم فیزیکی

برای پاسخ به سوال "آیا بویلرها می توانند منفجر شوند" به روشی مفید، باید دو مکانیسم فیزیکی مجزا را از هم جدا کنید. اولین مورد شکست مرز فشار است که اغلب انفجار فیزیکی نامیده می شود. دوم انفجار احتراق یا سوخت گاز است که به آن انفجار شیمیایی نیز می گویند. آنها نتایج یکسانی دارند - آزادسازی فاجعه بار انرژی - اما از شرایط مختلف فرآیند سرچشمه می گیرند و اقدامات پیشگیرانه متفاوتی را می طلبند.

انفجار فیزیکی: فشار بیش از حد و از دست دادن خنک کننده

انفجار فیزیکی دیگ بخار زمانی اتفاق می افتد که فشار داخلی سیستم آب-بخار از قدرت مخزن تحت فشار بیشتر شود. در یک دیگ بخار معمولی، فشار محدود می شود زیرا آب و بخار در یک نقطه تنظیم کنترل شده در تعادل ترمودینامیکی هستند. فلز ظرف طوری طراحی شده است که آن فشار را در دمای اشباع مربوطه تحمل کند. اگر فشار بالاتر از حد طراحی شده باشد، یا اگر دمای دیوار بسیار بالاتر از دمای طراحی باشد در حالی که فشار در محدوده خود باقی بماند، فلز استحکام خود را از دست می دهد و پاره می شود. انبساط سریع آب و بخار ذخیره شده می تواند انرژی معادل یک بار انفجاری بزرگ آزاد کند.

رایج ترین توالی انفجار فیزیکی با سطح پایین آب همراه با شلیک مداوم شروع می شود. هنگامی که سطح آب به زیر لوله ها می رسد، گرمای مشعل یا گاز دودکش دیگر نمی تواند توسط آب جذب شود. در عوض، فلز لوله به سرعت گرم می شود و قدرت پارگی خود را از دست می دهد. اگر شعله قطع نشود، لوله ممکن است از کار بیفتد و حجم زیادی از آب با دمای بالا به بخار تبدیل شود. در یک دیگ گرمای هدر رفته، اگر جریان جرم سمت گاز در حالی که پمپ سمت آب کار می کند ادامه یابد، همین ترتیب می تواند اتفاق بیفتد. ترفند این نیست که فرض کنیم مشعل همیشه ورودی گرما را کنترل می کند - در یک دیگ گرمای اتلاف، منبع گرما فرآیند بالادستی است، نه یک مشعل.

انفجار شیمیایی: مخلوط گاز سوخت و احتراق

مکانیسم دوم یک انفجار شیمیایی است. این زمانی اتفاق می‌افتد که گاز سوخت - گاز طبیعی، گاز کوره کک یا هر بخار قابل احتراق - به یک فضای بسته نشت می‌کند، با هوا مخلوط می‌شود تا به محدوده قابل اشتعال برسد و سپس با منبع احتراق برخورد می‌کند. در دیگ بخار، این اتفاق می تواند در محفظه احتراق، مجرای دودکش یا هوای آزاد نزدیک فلنج نشتی رخ دهد. خطرناک ترین حالت خرابی قبل از تصفیه است: یک سیستم کنترل مشعل که اجازه می دهد سوخت قبل از اینکه محفظه احتراق به اندازه کافی با هوا پاک شود جریان یابد.

انفجارهای شیمیایی نیز در موارد نادر در سمت آب ممکن است. اگر برخی از مواد پاک کننده شیمیایی یا محصولات تجزیه هیدروژن تولید کنند و هیدروژن در یک حجم بسته با اکسیژن به دام افتاده باشد، می تواند مشتعل شود. با این حال، در عمل، انفجار سمت گاز در حوادث دیگ بخار صنعتی بسیار رایج تر است.

مهمترین علل انفجار دیگ های صنعتی

آمار انفجار دیگ بخار از منابع مختلف مرجع، حامل های بیمه و ممیزی کارخانه کاملاً همسو نیستند، اما بر روی مجموعه محدودی از علل اصلی همگرا هستند. شایان ذکر است که نسبت‌های زیر یک ترکیب مفهومی از حالت‌های خرابی صنعتی معمولی است، نه یک رکورد آماری دقیق از هیچ پایگاه داده. آنچه اهمیت دارد رتبه بندی و تفسیر مهندسی است.

شکست حفاظت در برابر فشار بیش از حد تنها عامل اصلی است. این بدان معنی است که سوپاپ اطمینان یا دستگاه امداد در زمانی که باید باز نمی شود، یا قطع کننده کم آب و اینترلاک شعله منبع گرما را خاموش نمی کند. علت ممکن است مسدود شدن شیر فشار، تنظیم بیش از حد سوپاپ اطمینان، باز ماندن دستی بای پس یا قفلی که عمداً نادیده گرفته شده باشد. در سیستم‌های بازیابی گرمای اتلاف، یک وضعیت به همان اندازه خطرناک، یک دمپر بای پس است که تا حدی باز می‌ماند و به گاز داغ اجازه می‌دهد تا زمانی که جریان آب وجود ندارد، وارد دیگ بخار شود.

رسوب کنار آب در رتبه دوم قرار دارد. این امر به ویژه برای اکونومایزرها و دیگ های حرارت هدر رفته در شرایط گازهای دودکش با گرد و غبار بالا بسیار مهم است. رسوبات فلس در سمت آب به عنوان یک لایه عایق عمل می کنند و از انتقال حرارت از فلز به آب جلوگیری می کنند. دمای فلز بالا می رود، و در موارد شدید، لوله بادکنک می شود و می ترکد. در یک دیگ بخار استاندارد، یک لایه 1 میلی متری از رسوب کربنات کلسیم می تواند دمای دیواره لوله را تا چند صد درجه افزایش دهد. در یک دیگ حرارت هدر رفته، زمانی که شیمی آب تغذیه به خوبی کنترل نمی شود، همین اتفاق می افتد.

نشت گاز سوخت دسته سوم است. در کارخانه‌های کک‌سازی، شیمیایی و متالورژی، گاز سوخت اغلب گاز کوره کک یا گاز کوره بلند است. اینها گاز طبیعی نیستند. آنها چگالی و ترکیبات متفاوتی دارند و برخی از آنها دارای محتوای هیدروژن بالایی هستند که آنها را بیشتر مستعد فلاش بک می کند. اگر قطار گاز به درستی تمیز نشود، یا اگر یک شیر کنترل از روی صندلی آن نشت کند، ممکن است یک مخلوط انفجاری تشکیل شود. تشخیص گاز و یک توالی پیش از پاکسازی به درستی طراحی شده دفاع اصلی هستند.

خوردگی و خستگی از جمله دلایل اصلی "آهسته سوز" هستند. این مکانیسم ها در روز اول شکست ناگهانی ایجاد نمی کنند. در عوض، آنها ضخامت مرز فشار را کاهش می دهند یا ترک هایی را ایجاد می کنند که در طول سال ها منتشر می شوند. دیگ گرمای زباله که با گاز دودکش کار می کند که زیر نقطه شبنم اسید سولفوریک است، می تواند خوردگی شدید در دمای پایین را در سمت گاز تجربه کند. اسید روی سطح لوله متراکم می شود و فلز از نظر شیمیایی فرسایش می یابد. ترک خوردگی تنشی می تواند در اتصالات لوله به هدر ایجاد شود، به خصوص زمانی که ترکیب شیمیایی آب حفظ نشده و سطح کلرید بالا باشد.

دسته باقیمانده، عیوب تولید، کوچکترین و در عین حال قابل پیشگیری ترین است. جوش های معیوب، عملیات حرارتی نامناسب، یا درجه بندی مواد به اشتباه مشخص شده همگی می توانند منجر به خرابی زودرس شوند. دقیقاً به همین دلیل است که کدهایی مانند ASME بخش I و بخش VIII، و همچنین مجوز مخازن تحت فشار داخلی، نیازمند رویه های جوشکاری مستند، جوشکاران واجد شرایط و بررسی غیر مخرب اتصالات بحرانی هستند. وقتی از یک تولید کننده با گواهینامه های مناسب خرید می کنید، این عامل خطر تا حد زیادی در منبع کنترل می شود.

انواع بویلرهای رایج و مشخصات ریسک آنها

همه دیگ‌ها به یک اندازه آسیب‌پذیر نیستند و سؤال «آیا بویلرها می‌توانند منفجر شوند» بسته به معماری دیگ، پاسخ متفاوتی دارد. دیگ های فایر تیوب، دیگ های لوله آب و دیگ های حرارت اتلاف هر کدام حالت های خرابی مشخصی دارند. برای کارخانه ای که یک واحد جدید را در نظر می گیرد، درک آن تمایز برای مشخصات آگاهانه ضروری است.

دیگ های فایر تیوب ذاتا فشرده هستند و حجم بخار بالایی دارند که به طور کلاسیک این ایده را ایجاد کرد که خرابی دیگ معادل "بمب" است. حجم آب زیاد به این معنی است که یک پارگی ناگهانی مقدار زیادی انرژی ذخیره شده را آزاد می کند. این خطر با حفظ سطح آب به دقت کنترل شده و با اطمینان از عدم تجمع سوخت کاهش می یابد. در دیگ فایر تیوب، شعله داخل لوله است، بنابراین آب گرما را از سطح بیرونی جذب می کند. اگر سطح آب خیلی پایین باشد، تاج کوره مستقیماً در معرض دید قرار می گیرد و می تواند خیلی سریع از کار بیفتد.

دیگ های لوله آب از آب در داخل لوله ها استفاده می کنند و گاز احتراق در قسمت بیرونی آن قرار دارد. حجم آب در ظرف بسیار کوچکتر است، معمولاً به اندازه ای است که بخار را از آب جدا کند. خطر انفجار بیشتر به ترکیدگی لوله است، اگرچه ترکیدگی موضعی همچنان می‌تواند باعث ایجاد یک رویداد جدی‌تر دوم شود. در بویلرهای لوله آب، نظارت بر نسبت جریان آب به گرمای ورودی بسیار مهم است. نقطه شکست بحرانی کشتی کلی نیست، بلکه رژیم گردش است. اگر گردش خون از بین برود، لوله ها بیش از حد گرم می شوند و مرز فشار از بین می رود.

دیگهای بخار حرارتی ضایعات دارای مشخصات ریسک متمایز خود هستند. آنها معمولاً مشعل ندارند، بنابراین به معنای دقیق، انفجار سمت گاز از مخلوط سوخت و هوا مشعل، رویداد معمولی نیست. با این حال، در بسیاری از کارخانه ها، دیگ بخار حرارتی به یک شفت احتراق یا سرخ کن متصل می شود و گاز نسوخته از فرآیند بالادست را می توان به داخل دیگ منتقل کرد. در سیستم‌های کوپول یا دود فولادسازی، CO می‌تواند در خارج از گاز وجود داشته باشد. نشتی یا راه اندازی مجدد بدون پاکسازی مناسب می تواند به تجمع CO اجازه دهد. شایع ترین حادثه دیگ گرمای زباله هنوز نشت لوله ناشی از شوک حرارتی، فرسایش یا خوردگی است. از آنجایی که این دیگ‌ها اغلب در جریان‌های گاز دودکش با دمای بالا و گرد و غبار قرار دارند، وضعیت مواد باید در فواصل زمانی مکرر ارزیابی شود.

واحدهای بازیابی گرمای زباله همچنین شامل اکونومایزرها، پیش گرمکن های هوا و سایر تجهیزات تبادل حرارتی است. به عنوان مثال، یک اکونومایزر، گرما را از گاز دودکش بازیابی می کند تا آب تغذیه دیگ بخار را پیش گرم کند. از آنجایی که آب کمتر از دمای اشباع است، دیواره‌های لوله در معرض محدوده دمایی وسیع‌تری قرار دارند که می‌تواند منجر به خستگی حرارتی شود. یک اکونومایزر لحیم کاری مبتنی بر نیکل به طور خاص برای مقاومت در برابر شرایط چرخه خورنده و حرارتی طراحی شده است. ساختار اتصال لحیم شده همچنین تعداد اتصالات جوش داده شده را کاهش می دهد، که اغلب نقاط شکست در یک اکونومایزر سنتی هستند.

دیگ بخار حرارتی ضایعات گاز کک برای بازیابی دمای متوسط تا پایین این دیگ گرمای هدر رفته را از گاز دودکش کوره کک 260 تا 300 درجه سانتیگراد بازیابی می کند و در حین تولید بخار آن را به 140 تا 160 درجه سانتیگراد کاهش می دهد. بخش های اکونومایزر و اواپراتور آن با لوله های H-finned بازدهی بیش از 85 درصد را به دست می آورند که آن را به یک راه حل کلیدی برای کارخانه های کک سازی تبدیل می کند که به دنبال صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار هستند. مشاهده محصول →

اگر یک دیگ گرمای اتلاف را برای گاز دودکش کوره کک یا سیستم خنک کننده دایره ای تف جوشی در نظر می گیرید، مهم ترین مسئله انتخاب تطبیق طراحی دیگ با ترکیب واقعی گاز دودکش و مشخصات دمایی است. دیگ بخار بسیار کوچک با سرعت گاز دودکش بیش از حد کار می کند و باعث فرسایش می شود. دیگ بخار با اندازه بیش از حد در دمای گاز بسیار پایین کار می کند و باعث تراکم می شود. به همین دلیل است که یک سازنده واجد شرایط باید یک محاسبات طراحی بر اساس پروژه خاص و نه یک محصول مهندسی همه منظوره ارائه دهد.

چگونه کدها و کیفیت ساخت خطر را کاهش می دهند

معمولاً سؤال «دیگ‌های قوطی منفجر می‌شوند» در شرایطی مطرح می‌شود که کدها و استانداردها از قبل وجود دارند. اجرای آن استانداردها از طریق طراحی و کنترل کیفیت ساخت است که دیگ بخار ایمن را از دیگ خطرناک جدا می کند. در سطح جهانی، آیین نامه دیگ بخار و مخزن تحت فشار ASME شناخته شده ترین چارچوب برای طراحی و ساخت است. سازنده ای که دارای گواهینامه ASME، همراه با مجوز داخلی مخازن تحت فشار نوع III است، نشان می دهد که محاسبات طراحی، انتخاب مواد و روش های ساخت همگی تابع یک سیستم کیفیت مستند هستند.

مرحله طراحی اولین دفاع است. دیگ بخار با ضریب ایمنی نسبت به حداکثر تنش مجاز طراحی می شود. فشار طراحی بالاتر از حداکثر فشار عملیاتی تنظیم می شود و استحکام ساختاری هر جزء در برابر فشار داخلی و بارهای خارجی بررسی می شود. در همان زمان، مساحت سطح انتقال حرارت از جریان گاز دودکش و دمای مورد انتظار تعیین می شود. طراحی باید فاکتورهای رسوب را در نظر بگیرد: یک حاشیه اضافی گنجانده شده است تا حتی زمانی که مقیاس ایجاد می شود، دمای فلز در محدوده ایمن باقی بماند.

تجهیزات ایمنی در سیستم طراحی شده است، پس از آن اضافه نمی شود. اندازه شیر اطمینان در دیگ بخار برای حداکثر نرخ تولید واحد است. باید روی فشاری تنظیم شود که کمتر از فشار طراحی باشد. علاوه بر این، قطع کننده آب کم به یک سیستم مدیریت مشعل متصل است که وقتی سطح آب از حداقل سطح ایمن پایین می رود، منبع گرما را خاموش می کند. در یک دیگ گرمای اتلاف، قفل ایمنی باید موقعیت دمپر بای پس را نیز کنترل کند. هنگامی که جریان گاز از دیگ منحرف می شود، جریان آب نیز می تواند کاهش یابد، اما این ترتیب باید به جای دستی، خودکار باشد.

کنترل کیفیت ساخت به همان اندازه مهم است. مرز فشار دیگ بوسیله درزهای لوله به لوله، لوله به سر و پوسته جوش داده شده تشکیل می شود. این اتصالات باید با روش‌های واجد شرایط برای درجه و ضخامت مواد خاص جوش داده شوند. هر جوش باید با رادیوگرافی، معاینه اولتراسونیک یا سایر روش های پذیرفته شده NDT بررسی شود. پس از اتمام جوشکاری، کل ظرف با فشاری که معمولاً 1.5 برابر فشار طراحی است، به صورت هیدرواستاتیک آزمایش می شود. این آزمایش تأیید مستقیمی را ارائه می دهد که کل مرز فشار نشتی و از نظر ساختاری سالم است.

برای یک سیستم بازیابی حرارت اتلاف، مرز فشار یک قسمت است، اما خود سطح تبادل حرارت نیز نیاز به کنترل کیفیت دارد. در عناصر مبدل حرارتی لحیم کاری شده بر پایه نیکل، کل سطح فلز با یک فلز پرکننده مبتنی بر نیکل در یک کوره لحیم کاری خلاء پوشانده می شود. این یک لایه یکنواخت و مقاوم در برابر خوردگی ایجاد می کند که بسیار سازگارتر از جوشکاری دستی است. هنگامی که یک کارخانه با آلودگی با کلرید بالا یا اسید سولفوریک در گازهای دودکش سروکار دارد، سطح لحیم کاری شده به طور موثرتری در برابر خوردگی مقاومت می کند، که عمر تجهیزات را طولانی تر می کند و احتمال نشت لوله را کاهش می دهد.

بهترین دفاع در سیستم گاز سوخت یک سیستم مدیریت مشعل قابل اعتماد است. کنترل کننده ایمنی شعله باید پاکسازی، احتراق و جریان سوخت را ترتیب دهد تا سوخت نتواند وارد محفظه پاک نشده شود. علاوه بر این، قطار گاز نیاز به شیرهای ضد نشت دارد. یک مورد معمول تعمیر و نگهداری، نشیمنگاه شیر است که ممکن است به دلیل سایش ناشی از چرخه حرارتی یا مواد خارجی از کار بیفتد. بررسی سفتی باید با همان فرکانس آزمایش مدیریت مشعل برنامه ریزی شود.

در چین، مجوز مخازن تحت فشار داخلی مجموعه قابل مقایسه ای از الزامات را پوشش می دهد. سازنده باید یک سیستم کیفیت را اجرا کند که طراحی، تهیه مواد، جوشکاری، بازرسی و مستندات را پوشش دهد. این دقیقاً همان قابلیتی است که یک کارخانه باید در طول ممیزی تامین کننده تأیید کند. سازنده ای که بتواند یک سیستم مدیریت کیفیت قوی نشان دهد، صرفاً روی کاغذ خوب به نظر نمی رسد. این نشان می دهد که دیگ بخار فرآیندی را طی کرده است که برای رفع عیوب تولید در منبع طراحی شده است.

برای کسانی که در حال برنامه ریزی یک سیستم بازیابی حرارت زباله هستند، رابطه مستقیمی بین کیفیت طراحی و ایمنی طولانی مدت کارخانه وجود دارد. یک سازنده باتجربه حاشیه خوردگی، فاصله انبساط حرارتی و بارگیری گرد و غبار را محاسبه می کند تا دیگ بدون رسوب یا فرسایش بیش از حد کار کند. این "خوب بودن" نیست. این یک ملاحظات ایمنی است، زیرا رسوب و فرسایش هر دو سهم قابل توجهی در حالت های خرابی شرح داده شده در بالا دارند.

سناریوهای کاربردی و نقاط انتخاب برای بویلرهای حرارتی زباله

دیگ های حرارتی زباله برای بازیابی گرما از گازهای دودکش صنعتی استفاده می شوند. بسته به فرآیند، گاز دودکش می‌تواند از کوره کک، خنک‌کننده دایره‌ای متخلخل، کوره اجاق دوار یا مبدل دمیده شده با اکسیژن باشد. انتخاب دیگ بخار برای هر یک از این سناریوها بر اساس ملاحظات فنی بسیار متفاوت انجام می شود. نقطه شروع برای هر انتخابی این است که شرایط گاز دودکش را تعریف کنیم، سپس طراحی دیگ بخار را با آن شرایط مطابقت دهیم.

هنگام انتخاب یک دیگ بخار حرارتی زباله، چهار نکته اصلی تصمیم گیری وجود دارد که یک مهندس کارخانه باید بداند. اولین مورد حجم گاز دودکش در مقابل مساحت سطح انتقال حرارت است. در صورت ناکافی بودن حجم، سرعت گاز از طریق دیگ بخار افزایش می یابد که باعث فرسایش می شود. اگر جریان گاز ثابت نباشد، باید یک شیر بای پس برای تنظیم و جلوگیری از شوک حرارتی تعبیه شود. دومین نقطه تصمیم گیری کیفیت آب است. تشکیل رسوب در سمت آب، انتقال حرارت را کاهش می دهد و می تواند باعث گرم شدن بیش از حد لوله ها شود. اگر کارخانه نتواند کیفیت ثابت آب خوراک را تضمین کند، باید زمان توقف بیشتری برای تمیز کردن اضافه کند یا سطح لوله ای را انتخاب کند که در برابر رسوب مقاوم باشد.

سومین نقطه تصمیم گیری، استراتژی مدیریت گرد و غبار است. در بسیاری از جریان های گاز دودکش صنعتی، گرد و غبار ساینده است و می تواند لبه جلویی لوله ها را فرسایش دهد. این طرح می تواند شامل دمنده های دوده یا سیستم تمیز کردن خاکستر آنلاین باشد. نکته چهارم انتخاب مواد برای سطح سمت گاز است. در حالتی که گاز دودکش دارای رطوبت بالا و دمای پایین در هنگام راه اندازی باشد، تراکم اسید سولفوریک می تواند رخ دهد. برای چنین کاربردهایی، سطح لحیم کاری شده بر پایه نیکل می تواند به طور قابل توجهی میزان خوردگی را کاهش دهد، به خصوص در اکونومایزر.

هنگامی که یک کارخانه سیستم بازیابی حرارت گازهای دودکش را در نظر می گیرد، ارزیابی افت فشار در سمت گاز نیز ضروری است. دیگ افت فشار را به سیستم پیش نویس موجود اضافه می کند. اگر فشار برگشتی خیلی زیاد باشد، بر عملکرد کوره بالادست تأثیر می گذارد. محاسبه این افت فشار باید تجمع گرد و غبار را در نظر بگیرد که در طول زمان رشد می کند. بنابراین، یک طراحی خوب، حاشیه کافی برای دیگ بخار ایجاد می کند تا در بار طراحی حتی با مقداری رسوب کار کند.

یک کاربرد معمولی در کارخانه کوره کک، دیگ بخار حرارتی هدر رفته است که روی گاز دودکش بعد از کوره کک نصب می شود. دمای گاز دودکش بالا است و محتوای گرد و غبار آن اغلب کمتر از کارخانه تف جوشی است، اما قطران و ترکیبات آلی فرار می توانند رسوبات چسبناکی ایجاد کنند که با تمیز کردن معمولی به سختی از بین می روند. یک سیستم تمیز کردن خاکستر آنلاین، مانند دمنده دوده با بخار، یک راه حل رایج است. سیستم را می توان در حالی که دیگ در حال کار است کار کرد، که باعث کاهش زمان خرابی و جلوگیری از مسدود شدن سطح انتقال حرارت می شود. نتیجه خروجی بخار پایدارتر و کاهش خطر گرمای بیش از حد موضعی است.

در یک کارخانه تف جوشی، گاز دودکش از کولر دایره ای حاوی گرد و غبار توده ای و ساینده است. گرد و غبار می تواند بسیار سخت باشد و می تواند لبه جلویی لوله های گرمایشی را فرسایش دهد. طراحی باید به اندازه کافی قوی باشد تا بتواند جریان گاز با بار ذرات بالا را مدیریت کند. در نتیجه، کانال‌های گاز در دیگ معمولاً فاصله‌های بیشتری دارند و لوله‌ها به گونه‌ای قرار می‌گیرند که برخورد مستقیم جریان غبار را به حداقل می‌رساند. الف سیستم بازیابی دیگ بخار حرارتی زباله در یک کارخانه متالورژی باعث صرفه جویی در مصرف سوخت و بهبود مستقیم عملکرد اقتصادی سیستم می شود. این یک نقطه مرجع برای مهندسانی است که می خواهند مزایای خاص چنین مقاوم سازی را درک کنند.

پیش گرمکن های هوا نیز معمولاً همراه با دیگ گرمای اتلاف استفاده می شوند. یک پیش گرم کن هوا گرما را از گاز دودکش بازیابی می کند تا هوای احتراق را پیش گرم کند. این ویژگی های شعله را بهبود می بخشد، مصرف سوخت را کاهش می دهد و دمای گاز دودکش را کاهش می دهد. پیش گرم کن هوا می تواند یک جزء مجزا باشد یا می تواند در دیگ بخار گرمای زباله ادغام شود. برای اطمینان از عمر طولانی پیش گرم کن هوا، طراحی باید همان عواملی را که دیگ گرمای هدر رفته در نظر گرفت: گرد و غبار، خوردگی و انبساط حرارتی.

پیش گرمکن هوا برای بازیابی حرارت گاز دودکش بویلر این پیش گرم کن هوا گرما را از گازهای دودکش برای گرم کردن هوای احتراق بازیابی می کند و راندمان دیگ بخار و پایداری احتراق را بهبود می بخشد. این به کاهش خوردگی در دمای پایین کمک می کند، با گزینه هایی برای طرح های لوله ای یا چرخشی، که برای کاهش مصرف سوخت در سیستم های دیگ بخار بسیار مهم است. مشاهده محصول →

اگر در حال طراحی یک پروژه بازیابی گرمای زباله هستید، یکی از کاربردی ترین کارهایی که می توانید انجام دهید این است که یک ماتریس انتخابی ایجاد کنید که محصولات موجود را با داده های واقعی گاز دودکش مقایسه می کند. برای یک سازنده OEM، این یک محاسبه معمولی است. برای یک کاربر نهایی، گذراندن این فرآیند به جلوگیری از یک اشتباه رایج کمک می کند: انتخاب محصولی که دارای رتبه گاز تمیز است و استفاده از آن در محیطی که محتوای گرد و غبار یا اسید زیاد است. این عدم تطابق منجر به خرابی زودرس، خاموش شدن مکرر، و در بدترین حالت، نوعی نشت لوله می شود که می تواند یک رویداد ایمنی را ایجاد کند.

روال تعمیر و نگهداری و بازرسی که از انفجار جلوگیری می کند

جلوگیری از انفجار دیگ در درب کارخانه کامل نیست. هنگامی که دیگ در کارخانه است، برنامه نگهداری و بازرسی به لایه فعال حفاظت تبدیل می شود. دیگ بخاری که به درستی طراحی شده باشد ممکن است همچنان خطرناک باشد اگر دستگاه های ایمنی آزمایش نشوند، ترکیب شیمیایی آب حفظ نشود یا سطح تبادل حرارت به مرور زمان خراب شود. بنابراین سؤال "آیا بویلرها می توانند منفجر شوند" باید با سوال دیگری همراه باشد: "آیا برنامه بازرسی من نقاط خطر واقعی را پوشش می دهد؟"

شیمی آب اولین رکن عملیات ایمن است. انجمن مهندسین مکانیک آمریکا و سایر سازمان‌ها دستورالعمل‌هایی را برای کیفیت آب خوراک بویلر منتشر کرده‌اند. PH بسته به نوع دیگ بخار باید در محدوده کنترل شده، معمولا بین 8.5 تا 10.5 حفظ شود. اکسیژن محلول باید توسط دستگاه هواگیر خارج شود. سختی باقیمانده باید به اندازه کافی کم باشد تا از تشکیل رسوب جلوگیری شود و هدایت باید برای محدود کردن تجمع جامدات محلول کنترل شود. در دیگ بخار حرارتی زباله، همان استانداردها اعمال می شود، اما اپراتور باید گرمای ورودی متغیر از جریان گاز دودکش را نیز در نظر بگیرد. هنگامی که فرآیند بالادستی با بار زیاد در حال اجرا است، گرمای ورودی افزایش می‌یابد و دیگ باید توانایی مدیریت آن را بدون بای‌پس داشته باشد.

سوپاپ اطمینان یک وسیله حفاظتی حیاتی است که باید به طور معمول آزمایش شود. توصیه استاندارد این است که حداقل یک بار در هفته شیر اطمینان را به صورت دستی بلند کنید تا مطمئن شوید که گیر نکرده است. فشار تنظیم شده آن باید مجدداً به عنوان بخشی از بازرسی سالانه تأیید شود. سوپاپ اطمینانی که توسط رسوب یا آوار مسدود شده است یک شکست پنهان است. مهندس کارخانه همچنین باید خطوط شیر فشار را بررسی کند تا از گرفتگی آنها مطمئن شود. در یک سیستم بازیابی گرمای اتلاف، شیرهای فشار اغلب در مناطق پر گرد و غبار قرار دارند، بنابراین ممکن است نسبت به دیگ های بسته بندی معمولی نیاز به تمیز کردن مکرر داشته باشند.

قطع آب کم و سیستم مدیریت مشعل باید با همان فرکانس شیر اطمینان آزمایش شوند. کنترل ها باید بتوانند منبع گرما را در صورت کم شدن آب خاموش کنند. در دیگ گرمای هدر رفته، این به معنای قطع جریان گاز بالادست یا بستن دمپر بای پس است. منطق اینترلاک باید با یک شرایط سطح پایین شبیه سازی شده آزمایش شود، که نشان می دهد سیستم کنترل صرفاً یک جزء مرده در پانل نیست.

بازرسی مرز فشار به بازرسی خارجی و داخلی تقسیم می شود. یک بازرسی خارجی معمولا یک بار در سال برنامه ریزی می شود. قسمت های جدایی ناپذیر دیگ، از جمله پوسته، هدرها و اتصالات لوله، از نظر علائم تغییر شکل، خوردگی یا نشتی بررسی می شوند. بازرسی داخلی معمولاً هر دو تا سه سال یکبار برنامه ریزی می شود، بسته به کلاس دیگ بخار و سابقه کار. در طول بازرسی داخلی، سطوح کنار آب از نظر رسوب، خوردگی حفره ای یا ترک در اتصالات لوله بررسی می شوند. در صورت یافتن چنین علائمی، قبل از راه اندازی مجدد دیگ، باید علت اصلی شناسایی شود. در دیگ بخار اتلاف، طرف گاز لوله ها و قیف های گرد و غبار نیز باید بازرسی شوند. لایه ضخیم خاکستر انباشته شده فقط یک مشکل عملیاتی نیست. همچنین می تواند یک مانع حرارتی ایجاد کند که به گرم شدن بیش از حد فلز لوله کمک می کند.

سطوح تبادل حرارتی در دیگ بخار حرارتی زباله در معرض فرسایش و خوردگی هستند. یک اکونومایزر در جریان گاز دودکش با غبار بالا ممکن است کاهش ضخامت دیواره را نشان دهد که از بیرون قابل مشاهده نیست. اندازه گیری ضخامت در مکان های نمایندگی لوله باید بخشی از برنامه بازرسی برنامه ریزی شده باشد. اگر ضخامت کمتر از حداقل طراحی شده باشد، لوله باید تعویض شود یا از مواد مقاوم در برابر خوردگی استفاده شود. این دقیقاً وضعیتی است که در آن یک جزء لحیم کاری شده بر پایه نیکل می تواند عمر طولانی تری داشته باشد، زیرا لایه لحیم کاری شده مانعی یکنواخت در برابر گازهای دودکش خورنده ایجاد می کند.

اکونومایزر لحیم شده بر پایه نیکل برای محیط های پر گرد و غبار و خورنده این اکونومایزر از لحیم کاری بر پایه نیکل برای چسباندن باله های متالورژیکی استفاده می کند که 30 تا 50 درصد راندمان انتقال حرارت بالاتر و مقاومت قوی در برابر خوردگی نقطه شبنم را ارائه می دهد. ایده آل برای جریان های گاز دودکش با گرد و غبار بالا، عمر مفید را افزایش می دهد و نگهداری در سیستم های بازیابی حرارت زباله های صنعتی را به حداقل می رساند. مشاهده محصول →

عملیات و ورود به سیستم نیز بخشی از برنامه پیشگیرانه است. اپراتور دیگ باید فشار بخار، سطح آب، دمای گاز دودکش و جریان آب را در فواصل متناوب، معمولاً یک بار در هر شیفت، ثبت کند. انحرافات قابل توجه است. اگر دمای گاز دودکش افزایش یابد در حالی که جریان آب ثابت بماند، این ممکن است نشان دهنده وضعیت رسوب در سمت گاز یا سطح پایین آب در داخل لوله ها باشد. اگر در حالی که دیگ بخار هنوز بخار تولید می کند، جریان آب کاهش یابد، کارخانه در معرض خطر انفجار است. لاگ مناسب بوروکراسی نیست. این یک منبع داده است که به شناسایی یک مشکل کوچک قبل از تبدیل شدن به یک مشکل کمک می کند.

در نهایت، برنامه تعمیر و نگهداری باید شامل یک روش مستند برای دیگ بخاری باشد که برای مدت طولانی خاموش شده است. خاموش شدن سرد می تواند منجر به خوردگی در سمت آب شود زیرا اکسیژن می تواند وارد قطعات شود. دیگ باید در شرایط خشک، با پتوی گاز بی اثر یا سیستم هوای خشک نگهداری شود. حفاظت از سمت آب شامل یا پر نگه داشتن دیگ بخار با آب تصفیه شده، یا تخلیه آن و استفاده از یک بازدارنده خوردگی است. در دیگ بخار گرمای اتلاف، طرف گاز نیز نیاز به توجه دارد: خاکستر می تواند رطوبت هوای محیط را جذب کند و یک خمیر خورنده در زیر لوله ها ایجاد کند. تمیز کردن قسمت گاز، و ایجاد یک پاکسازی بدون رطوبت، یک مرحله توصیه شده پس از راه اندازی مجدد است.

سوالات متداول در مورد انفجار دیگ بخار

در اینجا متداول‌ترین سؤالات مهندسین کارخانه، سرپرستان تعمیر و نگهداری و تیم‌های تدارکات هنگام بررسی خطر انفجار دیگ وجود دارد.

هنگام ارزیابی ایمنی بویلر، با یک تولید کننده واجد شرایط شروع کنید

اگر شما مسئول ایمنی دیگ در یک کارخانه زغال سنگ، نیروگاه، متالورژی یا آمونیاک هستید، اولین کاری که باید انجام دهید این است که خود دیگ را بررسی نکنید، بلکه بررسی شجره مهندسی پشت آن است. دلیل آن ساده است: خطر انفجار دیگ با کیفیت محاسبات طراحی، انتخاب مواد و یکپارچگی جوش تعیین می شود. سازنده ای که دارای گواهینامه دیگ بخار و مخازن تحت فشار ASME و مجوز مخازن تحت فشار نوع III داخلی است، دارای یک سیستم مدیریت کیفیت مستند است که این ملاحظات را از ابتدا تا انتها شامل می شود.

شرکت Jiangsu Shineng Chemical Equipment Co., Ltd. به عنوان یک تولید کننده دیگ های حرارتی زباله و تجهیزات تبادل حرارتی، از سال 2005 به طراحی و تولید سیستم های بازیابی حرارت صنعتی می پردازد. طیف محصولات این شرکت شامل دیگ های حرارتی ضایعاتی، اکونومایزرهای لوله حرارتی، پیش گرم کن های هوا، جمع کننده گرد و غبار سیکلون، تجهیزات مبدل های پوسته و توب می باشد. این محصولات در کارخانه های شیمیایی زغال سنگ، متالورژی، نیروگاه و آمونیاک استفاده می شود، جایی که شرایط گاز دودکش معمولاً دمای بالا، گرد و غبار بالا و خوردگی بالا است. این شرکت مجهز به کوره لحیم کاری بر پایه نیکل وارداتی نسل دوم، ماشین آلات سیم پیچ پره فرکانس بالا و خط تولید لوله حرارتی با ظرفیت سالانه دو میلیون دستگاه می باشد.

هنگامی که یک دیگ گرمای زباله جدید یا یک سیستم بازیابی گرما را مشخص می کنید، ایمن ترین روش این است که داده های گاز دودکش خود را به یک تیم مهندسی مجرب ارسال کنید. تیم باید خواص گازهای دودکش، از جمله محدوده دما، اندازه ذرات غبار، محتوای گوگرد و نقطه شبنم اسید را محاسبه کند. سپس آنها باید یک طرح انتقال حرارت با حاشیه ایمنی کافی پیشنهاد دهند و چیدمان تجهیزات را با شرایط فرآیند کارخانه تأیید کنند. این دقیقاً نوعی فرآیند طراحی است که از خطر گرم شدن بیش از حد، خوردگی و شوک حرارتی که در سراسر این مقاله به آن اشاره شده است، جلوگیری می کند. یک شیر اطمینان و یک سیستم اینترلاک دیگ را از خطاهای عملیاتی محافظت می کند، اما طراحی دیگ خود تعیین می کند که آیا می تواند برای پنج سال یا بیست سال بدون نشتی لوله کار کند.

برای کارخانه‌ای که در حال برنامه‌ریزی یک سیستم بازیابی کامل گرما است، معمولاً تولیدکننده‌ای را انتخاب می‌کنند که می‌تواند دیگ بخار، اکونومایزر، پیش‌گرمکن هوا و جمع‌کننده گرد و غبار را به عنوان یک بسته کامل یکپارچه ارائه دهد. این امر مشکلات مدیریت رابط را کاهش می دهد و تضمین می کند که افت فشار کلی، مشخصات دما و کنترل بار متعادل هستند. سازنده ای که بتواند طراحی و راه اندازی در سطح سیستم را ارائه دهد نیز در موقعیت بهتری برای تأیید ایمنی سیستم کامل است. هنگامی که یک پروژه بین چندین تامین کننده تقسیم می شود، مسئولیت رابط بین دیگ بخار و تجهیزات پایین دست اغلب نامشخص است و این عدم وضوح می تواند شکاف ایمنی ایجاد کند.

فرآیند احراز صلاحیت یک سازنده باید شامل ممیزی کارخانه باشد. در طول ممیزی، می توانید روش های جوشکاری، گزارش های NDT، سوابق آزمایش و آموزش پرسنل جوشکاری را بررسی کنید. همچنین می توانید خط تولید را بررسی کنید تا تأیید کنید که سازنده می تواند برنامه تحویل را نگه دارد. تامین کننده کیفیت اول هیچ مشکلی برای باز کردن این سوابق برای بررسی نخواهد داشت. از آنجایی که شرکت به کیفیت و ایمنی متعهد است، انتخاب تامین کننده ای که برای این شیوه ها ارزش قائل باشد، مهم است.

ایمنی و منابع محصول

منابع زیر برای خوانندگانی که می خواهند در مورد دیگهای بخار حرارتی هدر رفته و تجهیزات تبادل حرارتی مورد استفاده در سیستم های بازیابی گازهای دودکش صنعتی بیشتر بیاموزند توصیه می شود.

• پیش گرمکن هوا برای بازیابی حرارت گاز دودکش بویلر این پیش گرم کن هوا گرما را از گازهای دودکش برای گرم کردن هوای احتراق بازیابی می کند و راندمان دیگ بخار و پایداری احتراق را بهبود می بخشد. این به کاهش خوردگی در دمای پایین کمک می کند، با گزینه هایی برای طرح های لوله ای یا چرخشی، که برای کاهش مصرف سوخت در سیستم های دیگ بخار بسیار مهم است. مشاهده محصول → - گرمای گازهای دودکش را برای پیش گرم کردن هوای احتراق بازیابی می کند، راندمان سوخت را بهبود می بخشد و دمای گاز دودکش را کاهش می دهد.
• دیگ بخار حرارتی ضایعات گاز کک برای بازیابی دمای متوسط تا پایین این دیگ گرمای هدر رفته را از گاز دودکش کوره کک 260 تا 300 درجه سانتیگراد بازیابی می کند و در حین تولید بخار آن را به 140 تا 160 درجه سانتیگراد کاهش می دهد. بخش های اکونومایزر و اواپراتور آن با لوله های H-finned بازدهی بیش از 85 درصد را به دست می آورند که آن را به یک راه حل کلیدی برای کارخانه های کک سازی تبدیل می کند که به دنبال صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار هستند. مشاهده محصول → - طراحی شده برای بازیابی گرما از گاز دودکش کوره کک با خروجی پایدار و قابلیت تمیز کردن آنلاین.
• اکونومایزر لحیم شده بر پایه نیکل برای محیط های پر گرد و غبار و خورنده این اکونومایزر از لحیم کاری بر پایه نیکل برای چسباندن باله های متالورژیکی استفاده می کند که 30 تا 50 درصد راندمان انتقال حرارت بالاتر و مقاومت قوی در برابر خوردگی نقطه شبنم را ارائه می دهد. ایده آل برای جریان های گاز دودکش با گرد و غبار بالا، عمر مفید را افزایش می دهد و نگهداری در سیستم های بازیابی حرارت زباله های صنعتی را به حداقل می رساند. مشاهده محصول → - یک اکونومایزر مقاوم در برابر خوردگی برای محیط های با رطوبت بالا و گازهای دودکش با اسید بالا.
• چگونه دیگ های حرارتی اتلاف متالورژی می توانند در مصرف انرژی صرفه جویی کنند - نگاهی عملی به پتانسیل صرفه جویی در انرژی بازیافت گرمای زباله در کارخانه های متالورژی.
• کیفیت اول: شیننگ ایمنی را تضمین می کند - مروری بر رویکرد کنترل کیفیت شرکت برای ایمنی مرز فشار.
• نزدیک به 100 اختراع: شیننگ نوآوری می کند - پیشینه فن آوری پشت لوله های حرارتی و طراحی های انتقال حرارت شرکت.

برای مهندسان کارخانه که به یک راه حل کامل برای بازیابی حرارت اتلاف گاز در دمای بالا نیاز دارند، یک سیستم ترکیبی که شامل یک دیگ بخار حرارتی زباله، یک اکونومایزر و یک گردگیر کننده گرد و غبار است یک پاسخ عملی است. دیگ گرمای محسوس را بازیابی می کند، اکونومایزر دمای آب تغذیه را بهبود می بخشد، و گرد و غبار از سطح تبادل حرارت در برابر ذرات ساینده محافظت می کند. این رویکرد در سطح سیستم نه تنها بهره وری کلی انرژی را بهبود می بخشد، بلکه طول عمر تجهیزات را نیز افزایش می دهد، که دقیقاً نوعی ایمنی مبتنی بر تعمیر و نگهداری است که از حالت های خرابی توضیح داده شده در این مقاله جلوگیری می کند.