دانلود مقاله بویلر

بویلر بخار را با فشار های متوسط و بالا برای توربین بخار در تمام حالات عملکرد آن تولید می‎کند و بخار را با فشار بالا و متوسط سوپرهیت می‎نماید و برای سیستم بخار کمکی، بخاری با فشار متوسط تهیه می‎کند و برای پیشگرم کردن دی اراتور و ایجاد فشار گاززدایی مناسب، بخار کم فشار را تهیه می‎کند. هر و احد ‎ton/h87/147 بخار با فشار بالا و ‎ton/h38 بخار با فشار متوسط تولید می‎کند و بخار ورودی به توربین مشخصات دمایی °C540=T برای بخار فشار بالا و ‎°C227 T =  بخار با فشار متوسط را دارد و فشار آنها به ترتیب ‎bar 53/84 P =  و ‎bar 6/6P= می‎باشد که این مقدار برای عملکرد واحد بخار در حا لت نامی می‎باشد مشخصات فنی در نقشه در جاهای مختلف نشان داده شده است.

تجهیزات ابزار دقیق برای بویلر و توربین

 ترانسدیوسر های نصب شده روی بویلر و توربین: برای اندازه‎گیری درجه حرارت فشار سیال، دبی و سطح، اندازه‎گیری موقعیت و مکان ناظر وضعیت شعله کوره بویلر و تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی گازها و وسایل ابزار دقیق توربین بخار به کار برده می‎شود.

 محرک های کنترلی: عناصر تصحیح کننده‎ای چون دامپرها و الوها را برای کنترل حرارت در توربین و بویلر به حرکت درمی‎آورند.

ترانسدیوسرها و سیستم‎ های حس‎کننده سیگنال های زیر را به وجود می‎آورند:

1- سیگنالهایی که اطلاعات را به مانیتورها در اتاق فرمان و جاهای دیگر ارسال می‎‌کند.

2- سیگنال برای سیستم اتوماسیون و اینترلاک و حفاظت که توسط ابزاری که موقعیت محرکها و سوییچگیرها را نشان می‎دهد ایجاد می‎شود.

3- سیستم‎های اتوماتیک حلقه بسته

4- کنترلهای دستی واقع در اتاق فرمان مرکزی و تابلوهای محلی مانند باز و بسه شدن والوها.

اندازه‎گیری درجه حرارت

1- اندازه‎گیری درجه حرارت با استفاده از ترموالکتریک

دو هادی که در نقطه اتصال اندازه‎گیری به هم وصل می‎شوند تشکیل ترموکوپل می‎دهند ترموکوپل‎ها انواع مختلف دارند ‎N و ‎T و ‎J و ‎E و ‎K که برای مثال ترموکوپل نوع ‎K در محدوده درجه حرارت‎های °C1100 کاربرد دارد. ترموکوپل بسته به محیطی که قرار است درجه آن اندازه‎گیری شود نیاز به حفاظت دارد و حفاظت آن به شکل غلاف‎گذاری می‎باشد.

در روش غلاف‎گذاری باید جریان سیال بتواند در ترموکوپل ارتعاش ایجاد نماید محیطی که قرار است درجه آن اندازه‎گیری شود باید درجه فشار بالایی داشته باشد و ترموکوپل خوب نصب شود یعنی تعداد اتصالات مدار اندازه‎گیری حداقل باشد و سیم مثبت و منفی رساناها به هم متصل شود.

عوامل مؤثر بر پایداری ترموکوپل عواملی چون تغییر ترکیبات فیزیکی تغییرات ساختاری و اثرات میدان مغناطیسی می‎باشند.

ترموکوپل نوع ‎N: ترموکوپل های جدید با استفاده از آلیاژهای نیکروسیل و نیسیل می‎باشند و باید شرایط پایداری ترموکوپل و عوامل مؤثر بر آن همچنین سیمهای ارتباطی ترموکوپل و اتصال مرجع آن و محفظه‎های ترموکوپل تعبیه شود درجه حرارت فلز در بویلر سنجیده شود و سپس درجه حرارت سطح مسیرهای تخلیه و دمنده بویلر اندازه‎گیری شود.

2- اندازه‎گیری درجه حرارت توسط مقاومت: ‎(resistence temprature detector)RTD

در این روش از این خاصیت فیزیکی استفاده می‎شود: پلاتونیوم ماده اصلی عنصر مقاومت در صنعت برق است و در درجه حرارت بالا پایدار است و تکرار‎پذیری مشخصات الکتریکی آن  عالی است.

3- اندازه‎گیری درجه حرارت توسط ترانسمیتر

در نیروگاهها معمولاً سیگنالهای میلی ولت ترموکوپل‎ها و یا تغییر مقاومت عناصر مقاومتی قبل از اینکه بتوانند برای نشان دادن، ثبت یا کنترل استفاده گردند نیاز به تعدادی پردازش دارند. ترانسمیترها در جاهایی که وسائل قرائت در دور دست هستند و یا در کنار حلقه‎های کنترل اتوماتیک قرار می‎گیرند و سیگنال خروجی آن باید به صورت جریان مستقیم ‎mA 20-4 باشد و ممکن است کاربر آن تقویت سیگنال، خطی‎سازی، نشان دادن خرابی ‎Sensor در صورت دریافت سیگنال بیش از محدده کاری، فرو نشاندن صفر و اطمینان از اینکه نشانگر مستقل از مقاومت حلقه ترموکوپل است.

1- تقویت سیگنال برای افزایش سیگنال از سطح میلی‎ولت (خروجی ترموکوپل‎ها) به سیگنالی که برای انتقال بهتر است (20-4 میلی‎آمپر)

2- خطی‎سازی برای عنصر مقاومتی یک عمل اصلی است چرا که رابطه مقاومت  درجه حرارت یک مقاومت پلاتونیوم غیرخطی است و نیاز به آماده‎سازی دارد

3- نشان دادن خرابی ‎Sensor در جاهایی مهم است که به وسیله اندازه‎گیری درجه حرارت، سیگنال متغیر اندازه‎گیری را به سیستم کنترل اتوماتیک می‎فرستد و خراب شدن وسیله اندازه‎‌گیری منجر به درخواست حداکثر توان توسط سیستم کنترل می‎شود.

 4- فرو نشاندن صفر در جاهایی که اندازه‎گیری درجه حرارت فقط در محدوده کمی مورد نیاز است به کار می‎رود. ترانسمیترها را روی خود وسیله یا در اتاق  تجهیزات می‎توان قرار داد که شرایط محیطی برای ترانسمیترهایی که روی وسیله قرار می‎گیرند بدتر است.

4- اندازه‎گیری درجه حرارت به روش ترمومترهای انبساطی

در این ترمومترها از این اصل استفاده می‎شود که فشار بخار و یا مایع محبوس در حجم ثابت در اثر حرارت دیدن تغییر می‎کند و سه نوع سیستم پر شده وجود دارد. پر شده با مایع و پر شده با بخار فشاردار مایع فرار و پر شده با گاز. برای نشان دادن درجه حرارت یاتاقان و غیره در محل است.

5- ترمومتر نوع انبساطی بی‎متال

از این نوع عنصر اندازه‎‌گیری در دادن هشدار (قطع و وصل مدار) و نظارت بر درجه حرارت مخازن سوخت استفاده می‎شود. که دو نوار فلزی با ضریب انبساط متفاوت به هم چسبانده شده و در یک سر به هم قلاب شده‎اند وقتی عنصر ‎Sensor حرارت ببیند انتهای آزاد آن جابجا می‎شود و زاویه جابجایی به درجه حرارت وابسته است.

اندازه‎گیری فشار

به دو نوع تقسیم‎بندی می‎شود 1- ستونهای مایع 2- عناصر انبساطی 3- ترانسدیوسرها

1- از ستون های مایع در وسایل مانومتری استفاده می‎شود و در نیروگاههای قدیم استفاده شد

2- عنصر معمولاً از جنس فلز است و جابجایی آن در اثر فشار اعمال شده، مستقیماً به رابط مکانیکی و غیرمستقیم به ترانسدیوسر الکتریکی متصل می‎شود. در نیروگاههای جدید استفاده می‎شود. عناصر انبساطی: دیافراگم ضعیف‎/ دیافراگم قوی و محکم‎/ کپسولها ‎/ بیلوز‎/ بیلوز و فنر/ لودر بوردن می‎باشند و مواد مورد استفاده در عناصر انبساطی به سیال مورد اندازه‎گیری و محدوده فشار وسیله اندازه‎گیری بستگی دارد.( موادی چون فسفر برنز‎- بریلیوم مس‎- فولاد ضدزنگ‎- برنج‎- نیکل اسپان، کربن).

3- ترانسدیوسر ها:

از شش نوع ترانسدیوسر استفاده می‎شود: (پتانسیومتری‎، ترانسفورماتور تفاضلی‎، کوپلینگ القایی، استرین گیچ‎، خازن متغیر، سیم‎ مرتعش)

از وسایل زیر برای اندازه‎گیری فشار استفاده می‎شود:

(گیج‎های قرائت مستقیم فشار، ترانسمیتر الکتریکی فشار ،سوئیچ‎های فشار )

اندازه‎گیری دبی

دبی‎متر اختلاف فشار، صفحات اریفیس، نازلها و لوله‎های ونتوری، عناصر اصلی برای اندازه‎گیری دبی هستند.

اندازه‎گیری سطح ‎(Level)

انواع سیستم اندازه‎گیری سطح عبارتند از: سیستم هد تفاضلی ، پروبهای هیدراستپ ،آلتراسونیک (که برای تعیین ‎FLQW و ‎Level به کار می‎رود و با فرستادن امواج فراصوتی به سطح ناصافی و یا اندازه سطح را می‎سنجد و در پیوست آورده شده است.) ،سیستم خازنی ، شناور ، پروبهای ارتعاشی ، سقوط وزن، وزن کردن با سلول بار، پروبهای هیدراتکت.

اندازه‎گیری مکان

وسایل اندازه‎گیری مکان عبارتند از تراسدیوسرهای الکتریکی که برای اندازه‎گیری دائم مکان استفاه می‎شوند: 1- ترانسفورماتور تفاضلی خطی 2- پتانسیومتر سیمی 3- پتانسیومتر لایه پلاستیکی 4-سوئیچ‎های الکتریکی که  در انواع سوئیچ‎های الکترومکانیکی و سوئیچ‎های مجاورتی می‎باشند.

برای ورود آب به دی‎اراتور دو مسیر وجود دارد مسیر اول از درون فضای بویلر می‎گذرد و باعث می‎شود تا آب به حدی گرم شود و به این ترتیب تا حدی از وارد آمدن استرس حرارتی به ‎Deaerator جلوگیری شود. به این فضا ‎Feedwater Heater گویند .در قسمت بالایی r‎Deaerato بخش دیگری قرار دارد که دی گازر نامیده می‎شود و وظیفه ‎CO2 زدایی از آب درون ‎Dearator را برعهده دارد. از مسیر بخار ‎IP خود بویلر یک خط لوله گرفته شده که بخار را داخل دی گازر می کند تا اب داخل ان به جوش امده و گازهای مخلوط در آب از آن خارج شوند. این بخار ‎Pegging Steam نام دارد و فلوی آن توسط یک کنترل والو کنترل می‎شود.[1]  هنگامی که بویلر هنوز راه‎اندازی نشده از طریق لوله مشترک بخارهای ‎IP مشترک بین دو واحد که ‎Common Header نام دارد، و وقتی که هیچ‎کدام از دو بویلر یک واحد راه‎اندازی نشده‎اند از طریق بویلر کمکی نیروگاه ‎(Aux  Boiler) این بخار را تأمین می‎کنند.

مسیر دیگر هنگامی به کار می‎رود که سوخت واحد گازی از گاز به گازوئیل تغییر کند. در این حالت مواد حاصل از احتراق گازوئیل معمولا حاوی گوگرد، کربن، نیتروژن و یا هیدروژن است؛ اگر این عناصر با آب یا بخار آب واکنش دهند از آنجا که لوله محتوی آب تغذیه Deaerator که دمای کمتری از محصولات احتراق دارد ممکن است باعث تشکیل اسید بر روی لوله و خوردگی لوله شود (پدیده شبنم اسید سولفوریک). لذا در این حالت یک مسیر ‎by-pass از خارج فضای بویلر برای تغذیه آب ‎Deaerator در نظر گرفته شده است.

برای ایمنی بیشتر سیستم یک ‎Pressure Safety Valve در فشار ‎5.5 bar g و یک ‎Vacuum Relief Valve موجود می‎باشد. همچنین یک ‎Motorized Vent Valve وجود دارد که در حین خواباندن واحد برابر کردن فشار ‎Deaerator و جو  را عهده‎دار است.

پمپهای تغذیه آب درام‎ها ‎(Feed Water Pumping Section)

آب گاززدایی شده توسط ‎Deaerator که اکنون تا حدی گرم هم شده است (به دماهای روی شکل 1 توجه شود)، بوسیله دو عدد پمپ[2] (100% Centrifugal×2 یکی در حالت ‎Stand-by) به بخشهای ‎IP/HP فرستاده می‎شود. هر پمپ آب با فشار بالا را در بخش خروجی (یا ‎Discharge) خود و آب با فشار متوسط را از قسمت‎ میانی به ترتیب به سمت درام‎های HP و ‎IP با سرعت ثابت می‎فرستد. آبی که از قسمت میانی ‎B.F.D گرفته شده است را یک بار از محیط بویلر عبور داده تا برای ورود به ‎IP Drum پیشگرم شود (برای افزایش راندمان). همین‎طور آب خروجی از ‎Discharge پمپ دو بار از فضای داخل بویلر برای پیشگرم شدن (این عمل را ‎Economizing گویند) عبور کرده و سپس و ارد درام ‎HP می‎شود.

درام ‎IP و اتصالات مربوطه

نیمی از حجم درام ‎IP را آب و نیمی دیگر را بخار با فشار معین پر کرده است. همانطور که گفته شد، آب ‎IP از طریق پمپها به ‎IP Feed Water Control Station می‎رسد. این بخش از ‎100%×2 والو تشکیل شده که یکی از آنها در حالت ‎Stand-by می‎باشد و وظیفه آنها حفظ سطح درام در یک مقدار مشخص شده می‎باشد.[3] یک مسیر برگشت در جوار اکونومایزر های ‎IP در نظر گرفته شده طی ‎Cold Start-Up بویلر دمای خروجی اکونومایزر را کمتر از دمای اشباع نگهدارد و به این ترتیب از تبخیر آب در حین ‎Start-Up و تشکیل سد بخار در لوله‎های ورودی آب به درام ‎IP جلوگیری به عمل آید. قبل از رسیدن بار واحد به ‎50% مقدار نامی این مسیر برگشت بوسیله یک ‎Shut-Off Valve موتوری بسته می‎شود. در مجرای ورو دی درام ‎IP این ‎protectionها در نظر گرفته شده‎اند:

 اولین ‎Safety Valve که در فشار ‎11.2 bar g تنظیم شده است.

 دومین ‎Safety Valve که در فشار ‎11.9 bar g تنظیم شده است.

بخار اشباع شده درام ‎IP بوسیله خروجی‎ای که از بالای درام گرفته می‎شود، به سوی ‎Super heaterهای جریان می‎یابد. این بخار سوپرهیت شده از هر دو بویلر جمع‎آوری شده، وارد یک ‎Header مشترک می‎شود و از طریق این لاین بخار وارد بخش ‎IP توربین می‎شود.

‎Protectionهای زیر برای خط بخار ‎IP در نظر گرفته شده‎اند:

 ‎Safety Valve که در فشار ‎8.8 bar g در نظر گرفته شده‎اند:

 ‎Power Operated Relief Valve که توسط یک ‎pressure switch که در ‎8.4 bar g ست شده است و یا با فرمان اپراتور اتاق فرمان، عمل می‎کند.

درام ‎HP و اتصالات مربوطه

آب تغذیه کننده بخش ‎HP که توسط ‎B.F.P ها به سمت بویلر فرستاده می‎شود،‌ از دو مرحله اکونومایزر ‎HP که در وضعیت‎های مختلف و از لحاظ تماس با جریان گاز گرم خروجی توربین گاز عبور می‎کند. در خلاف جهت اکونومایزر مرحله دوم یک مسیر برگشت برای جلوگیری از تبخیر در حین عمل ‎start-up وجود دارد که اساس کار آن مانند بخش ‎IP می‎باشد.

در اتصالات درام ‎HP، ‎Protection های مکانیکی زیر موجودند:

 اولین ‎Safety Valve که در فشار 97.6 bar g تنظیم شده است.

 دومین ‎Safety Valve که در فشار ‎98.2 bar g تنظیم شده است.

بخار اشباع در دو مرحله (Finishing, Primary) سوپرهیت می‎شود. مقداری از آب بخش خروجی ‎B.F.P  که برای درام ‎HP فرستاده می‎شود، بوسیله یک انشعاب در قسمت ‎De-Superheater اسپری می‎شود. مقدار آب اسپری شده بوسیله ‎Attemperator (که نوعی کنترل والو است) کنترل می‎شود تا دمای بخار سوپرهیت نهایی در مقدار معینی ثابت بماند و از ‎Overheat شدن بخار خشک ورودی به توربین جلوگیری می‎شود. این بخار سوپرهیت شده از هر دو بویلر جمع‎آوری شده، وارد یک ‎Header مشترک می‎شود و از طریق این لاین، بخار تا کنار توربین حمل می‎شود. سپس بخار ‎HP دوباره به دو شاخه تقسیم شده و از طرفین توربین وارد بخش ‎HP توربین می‎شود. (شکل 2 و 3)

در مسیر بخار سوپرهیت تا توربین ‎این ‎Protectionها در نظر گرفته شده‎اند:

 ‎Safety Valve که در فشار ‎92.1 bar g تنظیم شده است.

 ‎Power Operated Relief Valve که توسط یک ‎Pressure switch که در ‎91.2 bar g ست شده است و یا با فرمان اپراتور اتاق فرمان، عمل می‎کند.

اگزوز توربین گاز (ورودی بویلر)

گاز گرم خروجی از توربین گاز در بویلر جریان می‎یابد و گرمای این گاز در ‎Stack بازیافت می‎شود. همچنین یک ‎stack by-pass برای اگزوز توربین گاز در نظر گرفته شده است که در ورودی بویلر قرار دارد و امکان عملکرد، تنها در سیکل گاز را بوجود می‎آورد. برای این منظور در این قسمت ‎Diverter damper طراحی شده است.

گرمای ورودی به بویلر معمولا با توجه به تغییرات بار توربین گاز با باز کردن کامل مسیر به سمت بویلر تنظیم می‎شود. ولی برای حالت start-Up یا ‎shut-Down این دمپر می‎تواند نیمه باز باشد.