تعداد صفحات : 83 صفحه -
قالب بندی : word
فصل 1 : مولدهای بخار با سوختهای فسیلی
مولدهای بخار نیروگاه که در نیروگاههای تولید برق به کار می‌روند موضوع اصلی این کتاب را تشکیل می‌دهند. مولدهای بخار نیروگاهی مدرن اساساً دو نوع هستند:
1 – نوع استوانه‌ای لوله آبی زیر بحرانی
2 – نوع یکبار گذر فوق بحرانی. واحدهای فوق بحرانی معمولاً در فشار MPa24 و بالاتر کار می‌کنند که بالاتر از فشار بحرانی آب Mpa 09ر22 ، است. مولد بخار استوانه‌ای زیر بحرانی معمولاً در حدود Mpa 13 یا Mpa 18 کار می‌کند. بسیاری از مولدهای بخاری که در دهه 1970 و 1980 خریداری شده‌اند از نوع استوانه‌ای لوله آبی هستند که در Mpa 18 کار می‌کنند و بخار فوق گرم با دمای 540 تولید می‌کنند و دارای یک یا دو مرحله بازگرمایش بخار هستند. این مولدها قابلیت سوزاندن زغال پودر شده و سوختهای نفتی را دارند، هر چند که سوختهای نفتی به علت افزایش قیمت و مشکلات مربوط به تامین آنها به تدریج کنار گذاشته می‌شوند. گاز طبیعی، هر چند که هنوز در برخی از نقاط دنیا در نیروگاهها مصرف می‌شود، با این همه به خاطر گرانی آن اکنون در ایالات متحده آمریکا بیشتر در مصارف خانگی مورد استفاده است. به هر حال، گاز طبیعی یک سوخت تمیز سوز و نسبتاً بدون آلودگی است. ظرفیت بخاردهی مولدهای بخار نیروگاهی مدرن بالاست، و مقدار آن از 125 تا 1250 می‌تواند تغییر کند. قدرت نیروگاهها نیز بین 125 تا 1300 مگاوات است.
از سوی دیگر، مولدهای بخار صنعتی آنهایی هستند که در شرکتهای صنعتی و موسسات دیگر کاربرد دارند و انواع مختلفی را شامل می‌شوند. این مولدها می‌توانند همانند مولدهای بخار نیروگاهی از نوع لوله آبی و با سوخت زغال پودر شده باشند، اگر چه در آنها از زغال کلوخه‌ای، نفت یا گاز طبیعی، و غالباً ترکیبی از آنها، و همچنین از زباله‌های شهری، انرژی پسماندهای پردازشی یا فرآورده‌های فرعی دیگر نیز می‌توان استفاده کرد. در برخی از آنها حتی از گرمایش الکتریکی استفاده می‌شود. برخی از نوع بازیابنده گرما هستند که در آنها از گرمای پسماند فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شود این مولدها همچنین می‌توانند از نوع لوله آتشی باشند. مولدهای بخار صنعتی معمولاً بخار فوق گرم تولید نمی‌کنند، بلکه بخار اشباع یا حتی فقط آب گرم تولید می‌کنند ( در این صورت آنها را می‌توان مولد بخار نامید) کار این مولدها در فشارهای از چند کیلوپاسکال تا Mpa5/10 انجام می‌شود، و ظرفیت بخاردهی (یا آب گرم) آنها از کمتر از 1 تا 125تغییر می‌کند.
مولدهای بخار با سوختهای فسیلی غالباً با توجه به برخی اجزا یا ویژگی‌هایشان به صورت زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
1 – دیگهای لوله آتشی
2 – دیگهای لوله آبی
3 – دیگهای گردش طبیعی
4 – دیگهای گردشی کنترل شده
5 – دیگهای جریان یکبار گذر
6 – دیگهای زیربحرانی
7 – دیگهای فوق بحرانی
دیگ لوله آتشی
دیگهای لوله آتشی از اواخر قرن هیجدهم با اشکال اولیه گوناگونی برای تولید بخار جهت مصارف صنعتی مورد استفاده بوده‌اند. امروزه دیگر از این نوع دیگها در نیروگاههای بزرگ استفاده نمی‌شود. در این فصل، این نوع دیگ به دلایل تاریخی گنجانده می‌شود، در مقابل دیگهای لوله آبی مدرن مورد تاکید خواهند بود. دیگهای لوله آتشی هنوز در صنایع به کار می‌روند و در آنها بخار اشباع با فشار حداکثر Mpa 8/1 و ظرفیت 3/6 تولید می‌شود. هر چند که اندازه آنها بزرگتر شده است ولی طرح کلی آنها در طی 25 سال گذشته به طور چشمگیری تغییر نیافته است.
دیگ لوله آتشی شکل خاصی از دیگ نوع پوسته‌ای است. دیگ نوع پوسته‌ای عبارت است از ظرف یا پوسته‌ای بسته و معمولاً استوانه‌ای که محتوی آب است و بخشی از پوسته، مثلاً قسمت پایینی آن، به طور ساده در معرض گرمای شعله یا گازهای حاصل از احتراق خارجی قرار می‌گیرد. دیگ پوسته‌ای امروزه به اشکال نوتری مانند دیگ الکتریکی تکامل یافته است، که در آنها گرما توسط الکترودهای مستقر در آب تامین می‌شود. در نوع دیگری از این دیگها، گرما به وسیله انباره و بدین ترتیب تامین می‌شود که بخار تولید شده در یک منبع خارجی از داخل لوله‌های درون پوسته عبور می‌کند. در هر دو نوع این دیگها، پوسته در معرض گرمای مستقیم نیست.
دیگ لوله آتشی صورت تکامل یافته دیگ پوسته‌ای است که در آن به جای بخار، گازهای گرم از داخل لوله‌ها عبور می‌کنند. به دلیل بهبود انتقال گرما، بازده دیگ لوله آتشی خیلی بیشتر از دیگ پوسته‌ای اولیه است و مقدار آن به حدود 70 درصد می‌رسد.
در دیگهای لوله آتشی، لوله ها به صورتهای افقی، عمودی، یا مایل قرار می‌گیرند، اما لوله‌های افقی بیشتر متداول هستند. کوره و آتشدان در زیر انتهای جلویی پوسته واقع هستند. گازها به طور افقی از قسمت زیرین می‌گذرند و سپس تغییر جهت می‌دهند و آنگاه از لوله‌های افقی عبور می‌کنند و در قسمت جلو وارد می‌شوند.
دیگهای لوله آتشی بر دو نوع‌اند: (1) دیگ با جعبه آتش (2) دیگ کشتی اسکاچ . در دیگ با جعبه آتش، کوره یا جعبه آتشی همراه با لوله‌های آتشی در داخل پوسته قرار می‌گیرند. در دیگ کشتی اسکاچ احتراق در داخل یک یا چند محفظه احتراق استوانه‌ای که معمولاً در داخل و نزدیک به ته پوسته اصلی قرار دارند، انجام می‌گیرد. گازها از قسمت عقب محفظه‌ها خارج می‌شوند و پس از تغییر جهت از داخل لوله‌های آتشی به طرف جلو می‌آیند و از طریق دودکش خارج می‌شوند. در دیگهای کشتی اسکاچ معمولاً از سوختهای مایع یا گاز استفاده می‌شود.
دیگ لوله آبی: نمونه های اولیه
پیشرو مولدهای بخار مدرن، دیگ لوله آبی بود که توسط جورج بابکوک و استفن ویلکاکس در سال 1867 ساخته شد. آنها این دیگ را دیگ لوله آبی ((غیرانفجاری)) نامیدند که اشاره‌ای بود به انفجارهای فاجعه‌آمیز دیگها که در آن هنگام فراوان روی می‌داد. به هر حال، ساخت تجارتی دیگ لوله آبی تا اوایل قرن بیستم تحقق نیافت تا اینکه توربین بخار که نیازمند بخار با فشار و جریان بالاست اختراع شد.
دیگهای لوله آتشی برای داشتن چنین فشارها و ظرفیتهای بالایی نیازمند پوسته‌ای با قطر بزرگ بودند. پوسته‌ای با چنین قطر بزرگی نیز می‌بایست بتواند تحت تنشهای دمایی و فشاری بسیار بالایی کار کند که لازمه آن ضخامت بیش از اندازه پوسته بود. افزون بر آن، این نوع دیگها در معرض رسوب بندی و انفجار نیز بودند و هزینه آنها به طور غیرقابل قبولی بالا بود.
در مقابل، فشار بخار در دیگ لوله آبی به لوله‌ها و به استوانه‌های نسبتاً کم قطر وارد می‌شود و بدین ترتیب فشارهای بسیار بالای مولدهای بخار مدرن امروزی قابل تحمل است. دیگهای لوله آبی اولیه از لحاظ ظاهر بسیار شبیه دیگهای لوله آتشی بودند با این تفاوت که آب و بخار با فشار بالا در داخل لوله‌ها و گازهای حاصل از احتراق در خارج لوله‌ها قرار داشتند. دیگ لوله آبی مراحل متعددی را تا تکامل خود گذرانده است.
دیگ لوله مستقیم
اولین دیگ لوله مستقیم بود که در آن لوله‌های مستقیم با قطر خارجی 3 تا 4 اینچ تحت زاویه 15، به فاصله 8 اینچ از یکدیگر بین دو مقسم عمودی قرار می‌گرفتند. یکی از مقسم‌ها پایین آورنده بود که آب تقریباً اشباع را به لوله‌ها تغذیه میکرد. در این لوله‌ها آب به طور جزئی بخار می‌شد. مقسم دیگر بالا برنده بود که مخلوط مایع و بخار را دریافت میکرد. چگالی آب در پایین آورنده بیشتر از چگالی مخلوط دوفازه در بالا برنده بود و این اختلاف بین چگالی‌ها موجب گردش طبیعی آب در جهت عقربه ساعت می‌شد. با افزایش ظرفیت دیگ، از هر مقسم بیش از یک شاخه و از لوله‌ها بیش از یک دسته به کار رفت. مخلوط دو فازه به استوانه بالایی که به موازات لوله‌ها (استوانه طولی) یا عمود بر آنها (استوانه عرضی) قرار می‌گرفت، وارد می‌شد. این استوانه‌ها آب تغذیه را از آخرین گرمکن آب تغذیه دریافت می‌کردند و بخار اشباع را از طریق جدا کننده بخار داخل استوانه، که بخار را از آب حبابها جدا میکرد، به فوق گرمکن می‌دادند. انتهای پایینی پایین آورنده‌ها به استوانه گل‌آلود وصل می‌شد که رسوبات آب گردشی را جمع میکرد.
دانلود تحقیق سوختهای فسیلی
در این فایل pdf بررسی عوامل موثر در ارزش حرارتی سوختهای گازی مورد بررسی قرار گرفته است
