یکی از اساسی ترین قسمت هاي بویلر با سوخت فسیلی، پیشگرم کن هواست که ارزیابی و بهینه کردن عملکرد آن، در بهره وري بویلر نقش اساسی دارد. کاهش نشتی هاي داخل با استفاده از سیستم هاي آب بندي مدرن، در کیفیت هواي احتراق، راندمان احتراق و عملکرد مناسب فن هوا مؤثر است. وجود ژونگستروم در یک بویلر بزرگ تا 10% در راندمان آن تأثیر دارد. عملکرد ژونگستروم به قدري حیاتی است که اگر دماي گاز خروجی تا c6 تغییر کند، صدها تا هزاران دلار در سال در قیمت سوخت مصرفی بویلر تأثیر میگذارد. مزیت اساسی ژونگستروم، قیمت پایین آن نسبت به سایر هیترهاست. نشتی هاي داخل ژونگستروم بیشترین تأثیر را در عملکرد آن دارد. خوردگی و رسوبگرفتگی ژونگستروم، تشکیل ترکیبات شیمیایی مانند سولفات آلومینیوم و… نیز علاوهبر افزایش مصرف انرژي، در افزایش اختلاف فشار دوطرف آن مؤثر بوده و همچنین هواي موردنیاز بویلر را محدود میکند.
تاریخچه ایرپریهیترها (ایرهیتر)
دستگاه پیشگرمکن هوا براي استفاده بویلرها در سال 1925 میلادی توسط فردریک ژانگسترم سوئدی اختراع شد. اولین کاربرد صنعتی طرح فردریک، کاهش 25 درصدی مصرف سوخت بویلر بود. امروزه پیشگرم کن ها حدود 20% نرخ انتقال حرارت را انجام میدهند.
موثرترين کارکردهای بويلر
- هوای اضافه؛
- کربن سوخته نشده؛
- رطوبت موجود در سوخت؛
- دمای گاز دودکس؛
- راندمان بویلر.
دمای گاز دودکش و راندمان بویلر با عملکرد ایرهیتر ارتباط دارد. در ساخت یک بویلر، ایرهیتر تنها 2% سهم سرمایه گزاري داشته، ولی بالغ بر 12% در راندمان آن تأثیر دارد.
قانون کلی: هر 20 درجه کاهش دمای گاز خروجی از ایرپریهیتر، 1% راندمان بویلر را افزایش داده و باعث کاهش مصرف سوخت میشود.
نتایج عملکرد مناسب یک APH
- بهبود عملکرد FDF و IDF؛
- احتراق كامل و عملكرد مناسب مشعل ها؛
- افزايش ظرفيت توليد بويلر؛
- كاهش مصرف سوخت؛
- كاهش هزينه هاي توليد؛
- كاهش آلودگي هوا؛
- كاهش آسيب به سيستم هاي اندازه گيري هوا.
مهمترين پارامتر ارزيابي يك ايرهيتر، نرخ نشتي و راندمان حرارتي آن است. نرخ نشتي، به تنظيمات و عملكرد آب بندي ها و راندمان، به وضعيت بسكت هاي آن مربوط است.
نشتی
وقتی هوای ورودی، به سمت دود خروجی از هیتر متمایل میشود، نشتی اتفاق میافتد که علت اصلی آن، اختلاف فشار بین هوا در بخش ورودی هیتر با دود خروجی از آن است. یعنی هوا بدون آنکه وارد هیتر شود، با دودکش خارج میشود.
شاخص نرخ نشتی
این شاخص، تعیین کننده میزان درصد خروج هوای ورود به هیتر و نشت آن بوده که پارامتری منفیست. براساس استاندارد ASME 4.3PTC این میزان باید حدود 10-6 درصد باشد و انحراف از این میزان باعث افزایش سوخت مصرفی، کاهش راندمان بویلر و افزایش هزینه های تولید میشود.
به ازاي هر تن زغالسنگ سوخته نشده در هر مگاوات توليدي، 2.86 تن گاز دي اكسيدكربن منتشر مي شود.
سيستم آب بندي برس سيمي قابل انطباق ثبت شده توسط شركت Sealeze آمريكا، نوعی آببندي قابل انطباق با دوام بيشتر و مؤثرتر و با قيمت پايين نسبت به آب بندي هاي APH را فراهم کرده است.
سيستم هاي مرسوم آببندي هوا به گاز مورد استفاده در ایرهیترهاي دوار، نسبت به ساختمان باندهاي فلزي که در اولين آببندي ژانگسترم ایرهیتر مربوط به قرن گذشته استفاده میشدند، كمتر تكميل شدهاند. اين آببندهاي باندهاي فلزي، بیشتر براي آببندي شعاعي، محوري و پيراموني در معرض گازهاي خوردنده و دماهاي بالاي متناوب، مناسب هستند.
مزیت آببندهای برسی به آببندهای سیمی، قابلیت انعطاف پذیری آنها در مقابل انطباق هاست. آببندهاي باندهاي فلزی، خم نمی شوند و به طور دائم مي شكنند. به همین دلیل، آب بند صدمه دیده و این مشکل به طور بالقوه باعث آسيب رساندن به APH و توقف روتور می شود.
آب بندهاي باند فلزي نشان داده شده در تصوير سمت چپ، صلب است و سایش در آنها به سرعت اتفاق میافتد. تبديل فضاي آب بندي كوچك به بزرگ، باعث نشتي بيش ازحد مي شود. آببندي برسي جديد در تصویر سمت راست نشان میدهد كه تنها مقداري از برس هاي آببندي آن ازبین رفته است. خاصيت انعطاف پذيري برس سيمي نشان داده شده، اجازه مي دهد تا آببند برای اطمينان از آب بندي در فضاهاي بزرگتر در ابعاد فضاهاي كوچك، منحرف شده و سپس دوباره به وضعيت قبلي خود بازگردد.
آببندها و نگهدارنده برس های آببندي انطباقپذير كمپانيSealeze power از فولاد زنگ نزن ساخته شده اند تا به راحتي در مقابل خوردگي دماهاي بالای محيط هاي APH مقاومت کنند. این برس ها از تأثيربخشي طولاني پس از خراب شدن آببندهاي مرسوم يا اساساً ازبين رفته نگهداری میکنند.
تکرار انبساط های حرارتی و ساختمان های با روتورهای بزرگ (اغلب بالای 20 متر طول در قطر و یا بیشتر) در APHSها عموماً باعث ايجاد فضاهاي آببندي نامنظم بزرگ ميشود. در دماهای بالا ممکن است کارکرد لبه های خارجی APHS، به اندازه 3 اینچ با بیشتر از حالت سرد، ضعیف شوند و ازبین بروند. سایش باندهای فلزی (انحراف و یا شکستن) برمبنای کوچکترین اندازهه فضاهای آببندی است. بنابراین، اجازه آببندی فضاهای بزرگ را نمیدهد. نرخ نشتی برای آب بندی هایی که به صورت صحیح طراحی و نصب شده اند باید 10% و یا کمتر باشد. آببندهای باندهای فلزی صدمه دیده و یا فرسوده میتوانند این نرخ نشتی را 15 تا 20 درصد و یا بیشتر نشان دهند. نرخ نشتی در آببندهای باند فلزی، تا 30% نیز غیرمعمول نیست.
آب بندي هاي برسي انطباق پذير شامل هزاران رشته برس از يك آب بند بي نقص هستند که درجه مقاومت با سايش بالايي را به وجود مي آورند. درجه مقاومت بالا، عمر طولانی و عدم بازگشت خم شدگي، در آببندهاي باند فلزي وجود ندارد. هر رشته برس مستقل و انطباق پذير، برای مطابقت با هرگونه بي نظمي و تغييرات در فضاهاي خالي آببندي و بازگشت به وضعيت اوليه، قابل خم شدن است. يك آببند مؤثرتر نگهداري شده، 2 تا 5 برابر نسبت به آب بند باند فلزي عمر میکند؛ یعنی بيشتر از مضرب خروجي سيكل هاي آن.
انطباق پذيري و هماهنگی آببند با سوتبلاورها کاملاً آشکار است. تأثیر آببند برس سیمی انطباق پذیر، پس از 135 روز استفاده از سوتبلاورها با فشار بالای PSI175 در شکل زیر نشان داده شده است.
در سيستم آببندي برس سيمي انطباق پذير sealeze برای APH دوار، از برس و نگهدارنده با جنس استنلس استيل (و يا مواد مناسب دیگر) با گزينه ها و ویژگی های مختلف استفاده می شود. طراحی منحصر به فرد نگهدارنده کمپانی Sealeze به صنعت گران این امکان را میدهد تا برس های آببند را به راحتی با نمونه های قبلی جایگزین کنند.
برس جديد را ميتوان بدون نياز به تنظيم دوباره كليرنس و اندازه هاي آببندي درون نگهدارنده نصب کرد.
مزیت مهم اين ویژگی، صرفه جويي در زمان و امكان حذف نا هم راستايي فضا هاي خالي است.
براي آب بندي مسيرهاي نشتي هوا به گاز و گاز به هوا، انواع آببندي هاي محيطي، محوري، شعاعي و روتور پست در دسترس هستند. آببندي هاي برسي، انتخابی مناسب برای جايگزيني آببندي هاي نوار هاي فلزي براي محيطي، شعاعي و محوري هستند. هر برس از هزاران تار (سيم) با فلز مقاوم دربرابر خوردگي و سایش، مقاوم دربرابر حرارت بالا، قابل انعطاف و بازگشت خم شدگي تشکیل شده است. هر سيم به طور مستقل انحراف ميكند و با بي نظمي ها و اختلافات موجود در فضاهاي خالي آببندي مطابقت میكند، سپس به حالت اوليه خود برمیگردد. کشش ذاتي موجود در طراحي برس بهدليل تنش هاي تغيير شكل تحت تغيير شكل باعث كاهش ميزان كشيده شدن و سايش در آن ميگردد. این برس از هزاران سيم انعطاف پذیر از جنس فولاد زنگ نزن كه به طور مستقل درون يك غشا هستند، تشکیل شده است. اين عضوهاي انطباق پذير، براي انحراف و مطابقت با هرگونه بی نظمي و اختلافات فضاهاي خالي و بازگشت به موقعيت اصلي جهت اطمينان از نگهداري آببندي محكم طراحی شدهاند. اين اعضا، قدرت آب بندي برس را بدون فداكردن انعطاف پذيری آببند تا 80% افزايش ميدهند.
مقايسه باند فلزي با آببند برس
مقایسه آببندي فرسوده باند فلزي با يك آببندي برسي نو نشان میدهد که آببندي برسي، انعطاف پذير بوده و با فضاهاي كوچك قابل انطباق است. این نوع آب بندی می تواند به موقعيت اولیه خود براي فضاهاي بزرگتر برگردد. آب بند باند فلزي ساده ساييده شده، براساس كوچكترين فضاهاي آببندي و فضاهاي آب بندي بزرگتر، آب بندي نمي شود.
استفاده از برس انعطاف پذير ساخته شده براي فولاد چكش خوار آستنيتي (فولاد زنگنزن سری 300) جاگرفته شده با سيم هاي برسي، به مقدار 70 تا80 درصد و بدون فداكردن كلي آب بندي انعطاف پذير، نشتی را کاهش میدهد.
یکی از عوامل طراحي صحيح آب بندي، ضرورت نصب آسان آن است. طراحي صورت گرفته توسط كمپاني، امكان جايگزيني سريع آببندي هاي فرسوده با قيمتی كمتر از (Sealeze) آب بندي هاي ديگر را میدهد.
آب بند هاي برس سیمی APH کمپانی Sealeze مانند آببندهایOEM از فولاد زنگ نزن با فضای کمتر ساخته شدهاند. طراحي كاتريج آب بند تعويض شونده زمان تعويض آب بندها اجازه مي دهد كه آنها سريع و راحت جا به جا شوند.
قطعا برس آب بندی در آینده می تواند در نصف زمان موردنیاز نسبت به آببند OEM جابه جاشده و باعث کاهش هزینه ها شود. در اینجا فقط برس جا به جا مي شود نه نگهدارنده؛ زيرا نگهدارنده باقيمانده در زمان محاسبه شده فرآيند هم راستا سازي ازبين مي رود. با این سيستم، نگهدارنده برای نصب و قفل شدن در محل حاضر است. سيستم سريع قفل شونده آب بندي برسي با اطمينان كامل، برس آببندي را هنگام سرويس در جاي خود نگه میدارد، اما در تريپ هايAPH برس ها سریعاً با نمونه نو تعويض ميشوند بدون آنكه تنظيمات فضاهاي آب بندي ازبين برود. وسايلی مورد نیاز برای جا به جايي آب بندي برسي، یك پيچ گوشتي و يك انبردست است. برای این کار به سنگ زني و جوش كاري نیازی نیست.
