بویلر
از ویکیپدیا، دانشنامهٔ آزاد.
طرح مولد بخار از شرکت FOSTER WHEELER و نوع آن SD.۳۳ میباشد. تأمین هوای این مولد بخار بصورت FORCED DRAFT میباشد و دارای سیستم گردش طبیعی آب در مجموعه لولههای داخل بویلر است .در ساختمان آن دو مخزن وجود دارد , مخزن بالایی مخزن بخار ( STEAM DRUM ) و مخزن پایینی، مخزن آب ( WATER DRUM ) میباشد . دیوارههای واحد بویلر از نوع دیوارههای آبی ( WATER WALLS ) میباشند که از لولههای به هم جوش خورده از نوع MONOWALL تشکیل شده اند. واحد بویلر دارای کوره تحت فشار است و به گونهای طراحی شده است که قادر به تولید ۱۹۰.۳۱۲ Tm/hr بخار سوپرهیت میباشد , در حدود ۲۵ Tm/hr از این بخار در خود واحد بویلر مصرف میشود که AUXILARY STEAM نامیده میشود و ۱۶۵ Tm/hr دیگر آن جهت مصرف در خارج از واحد بویلر به نیروگاه , سالن آسیاب و سالن تولید ارسال میشود. نوع سوخت مصرفی واحد بویلر مازوت و گاز طبیعی میباشد. این مولد بخار از قسمت پایینی روی یک فونداسیون نصب شده و برای OUTDOOR SERVICE طراحی شده است . ۱-۱- جریان آب و بخار ( WATER AND STEAM FLOW) شکل شماره یک مسیر جریان آب و بخار را در درون واحد بویلر نشان میدهد. آب تغذیه از طریق هدر ورودی اکونومایزر وارد واحد بویلر میشود سپس با عبور از میان بخشهای اکونومایزر وارد هدر خروجی اکونومایزر میشود و از طریق یک لوله UNHEATED بسوی مخزن بخار STEAM DRUM)) جریان میابد. آب از مخزن بخار بالایی بویلر از طریق لولههای عقبی کانوکشن بانک ( CONVECTION BANK REAR SIDE TUBES ) بهطرف پایین جریان میابد و وارد مخزن آب پایینی بویلر (WATER DRUM )میشود. آب از این مخزن در بین مدارهای تولید بخار ( STEAM GENERATION CIRCUITS ) که عبارتاند از : ۱- دیوارههای کوره ( FURNACE WALLS ) : شامل دیواره جلویی، کف و سقف کوره، دیواره عقب کوره و دیوارههای جانبی ( چپ و راست کوره ) میشوند . ۲- قسمت جلویی کانوکشن بانک ( FRONT PART OF CONVECTION BANK ) یا همان لولههای RISER . تقسیم میشود. آب در درون لولههای مدارهای تولید بخار گرم شده و بخار تولید میشود. در این حالت مخلوطی از آب و بخار در درون لولههای مذکور به طرف بالا جریان میابد و سبب ایجاد گردش طبیعی آب( NATURAL CIRCULATION )در مجموعه کل لولههای داخل بویلر میشود. جریان مخلوط آب و بخار از دیوارههای کناری کوره ( SIDE WALLS ) در هدر های بالایی کناری کوره جمع میشود و از میان لولههای RISER به سمت مخزن بخار هدایت میشود. همچنین جریان مخلوط آب و بخار تولید شده در کف، دیواره جلویی کوره، سقف و قسمت جلویی کانوکشن بانک بطور مستقیم به طرف مخزن بخارجریان مییابد. در داخل مخزن بخار در اثر عملکرد یکسری عناصر نصب شده در آن مخلوط ذکر شده به صورت بخار و آب تفکیک میشود. بخار جدا شده بعد از این مرحله در سوپرهیترهای اولیه و ثانویه تبدیل به بخار سوپرهیت میشود و اب جدا شده دوباره وارد مدارهای تولید بخار میگردد. همچنین برای کنترل دمای بخار سوپرهیت تولیدی و نگهداشتن ان در حد مناسب توسط سیستم ATEMPERATOR به میزان کنترل شدهای اب در لوله انتقال دهنده بخار از سوپرهیتر اولیه به سوپر هیتر ثانویه به بخار اسپری میشود.
۲-۱- جریان هوا و گاز ( AIR AND GAS FLOW )
در شکل شماره دو مسیر جریان هوا و گاز در واحد بویلر نشان داده شده است. هوای تحت فشار توسط فن دمنده هوا ( FORCED DRAFT FAN ) از طریق یک کانال ( DUCT ) به طرف جعبه هوای مشعلها ( WINDBOX ) ارسال میشود. کانال عبور هوای فشرده شامل یک ایرفویل ( AIRFOIL ) برای اندازه گیری جریان هوا میباشد. هوا از جعبه هوای مشعل ها از میان ریجیسترهای هوای مشعل ( BURNER AIR REGISTERS ) به درون محیط کوره جریان میابد و در آنجا هوا با مازوت یا گاز در حال اشتعال ترکیب میشود . گازهای داغ حاصل از احتراق در کوره ابتدا وارد سوپرهیترهای اولیه و ثانویه میشوند و سپس با عبور از قسمت جلویی کانوکشن بانک وارد قسمت عقبی کانوکشن بانک میشوند و در آن روبه بالا جریان میابند. گازهای داغ از قسمت عقبی کانوکشن بانک , بویلر را ترک کرده و وارد اکونومایزر میشوند. در اکونومایزر ابتدا از قسمت بالایی آن عبور کرده و با حرکت رو به پایین از قسمت پایینی اکونومایزر نیز عبور میکنند و وارد قسمت تخلیه در محیط خارج از بویلر یا همان دودکش ( STACK ) میشوند. از طریق STACK در فضای ازاد رها میشوند. جهت حرکت آب در اکونومایزر عکس جهت حرکت گازهای خروجی است و این امر باعث افزایش انتقال حرارت از گازهای گرم به آب در اکونومایزر میشود.
۲- ساختمان بویلر ۱-۲- مخزن بخار STEAM DRUM مخزن بخار در بالای واحد بویلر قرار گرفته است. مخزن بخار نقش یک مخزن ذخیره برای مدارهای تولید بخار و نیز یک محفظه برای مخلوط شدن و اضافه شدن آب تغذیه وارد شده به بویلر با آب وارد شده از مدارهای تولید بخار بویلررا دارد . در داخل مخزن یک سری عناصر مانند جداکننده آب از بخار ( SEPARATORS )، خشک کنندههای شورون ( CHEVRON DRYERS ) و GIRTH BAFFLE که باعث خروج بخار خشک و بدون رطوبت از مخزن بخار میشوند نصب شده است. تجهیزات خشک کننده بخار همچنین به گردش طبیعی آب در داخل مجموعه لولههای بویلر کمک میکنند و نسبت به تغییرات بار قادر به حفظ و نگهداشتن حالت گردش آب در هراندازه ظرفیت تولید بخار بویلر میباشند . در نقشه شماره ۰–۱۶۷۰–۰۲۰–۰۰۳ نحوه قرارگرفتن اجزای داخلی مخزن بخار نشان داده شده است. در داخل مخزن بخار جداکنندههای سایکلون افقی و DEMISTER ها در هر دو سمت مخزن و در طول آن قرار گرفتهاند .خشک کنندههای شورون نیز در طول مخزن و در قسمت بالایی آن قرارگرفته اند. وقتی بخار از جداکننده ها و DEMISTER ها عبور میکند باید از واحد خشک کننده شورون نصب شده در قسمت بالای مخزن بخار نیز عبور کند. در این خشک کننده ها از دو طریق کاهش سرعت حرکت بخار و تغییر مسیر حرکت بخار، میزان زیادی از رطوبت موجود در بخار جدا میشود و بخار خروجی از این قسمت تا حد زیادی خشک شده است. علاوه بر SEPARATOR ها و DRYER ها اجزای دیگری هم در داخل مخزن بخار وجود دارند که عبارتاند از لوله ورود آب تغذیه ( FEEDWATER PIPE )، لوله تزریق مواد شیمیایی به داخل مخزن ( CHEMICAL INJECTION ) و لوله ویژه زیرآبکشی از مخزن بخار ( BLOWDOWN PIPE ) .لوله تزریق مواد شیمیایی برای کمک به وارد کردن موادافزودنی شیمیایی جهت کنترل وضعیت آب بویلر و رعایت مقادیر قلیائیت و PH آب در اندازه مجاز در نظر گرفته شده برای آب نصب شده اند. همچنین لوله ممتد ویژه زیرآبکشی در زیر سطح آب در مخزن بخار قرار داده شده و از طریق سوراخهای ایجاد شده در آن امکان برداشت آب بصورت یکنواخت و همزمان از مخزن بخار برای کنترل میزان مواد جامد محلول و معلق موجود در آب بویلر را میدهند.
ابعاد اصلی مخازن آب و بخار در جدول زیر درج شدهاند :
MEASUREMENT OF WATER DRUM MEASUREMENT OF STEAM DRUM DESCRIPTION ۶۱۷۲ ۶۱۷۲ LENGTH ۹۱۴.۴ ۱۵۲۴ INSIDE DIAMETER ۳۹ ۶۰ PLATE THICKNESS ۳۰ ۵۰ THICKNESS OF HEADS SA- ۵۱۶ – Gr۷۰ SA- ۵۱۶ – Gr۷۰ MATERIAL
تمام اتصالات مخازن آب و بخار جوشکاری شدهاند و تست اشعه ایکس ( X –RAYED TEST ) روی آنها انجام شده است. کلیه تنشهای باقیمانده بر اساس استاندارد ASME برای مجراهای تحت فشار و جوشکاری شده (کلاس I ) , توسط عملیات حرارتی از بین رفتهاند . ۲-۲- کوره FURNACE کوره در بویلر فضایی است که احتراق ( COMBUSTION ) در آن صورت میگیرد. کوره توسط لوله هایی که در کف ( FLOOR )، دیواره جلو ( FRONT WALL )، سقف ( ROOF )، دیوارههای سمت چپ و راست ( SIDE WALLS ) امتداد یافتهاند و به دو مخزن بالایی و پایینی بویلر متصل شدهاند شکل گرفته است. کوره توسط دیوارههای عقب ( REAR )، جلو ( FRONT ) و جانبی ( SIDES ) محدود شده است .
دیواره عقبی کوره تشکیل شده از لوله هایی که از بالا به مخزن بخار و از پایین به مخزن آب متصل شده اند. این دیواره دارای یک دماغه ( NOSE ) برای نگهداری و محافظت از سوپرهیتر است. دیواره جلویی یا دیواره مشعلها و آن دسته از لوله هایی که در کف و سقف کوره قرار دارند تشکیل شدهاند از لوله هایی که به مخزن پایینی آب و مخزن بالایی بخار متصل شده اند. دیواره هایی جانبی کوره نیز از پایین به هدر های جانبی پایینی ( LOWER SIDE HEADERS ) و از بالا به هدر های جانبی بالایی ( UPPER SIDE HEADERS ) متصل گشتهاند .
همه دیوارههای آبی کوره بصورت دیوار با یک پوسته جوشکاری شده به آن هستند که این طرح بنام MONOWALL شرکت فوسترویلر میباشد. این نوع ساختار بطور کلی احتمال نشت گاز از میان عایق و جدار آخر بویلر را از بین میبرد. علاوه بر این تدارک لازم برای جذب انبساطهای حرارتی ایجاد شده در حین کارکردن بویلر بسیار ساده میشود از زمانی که تمام دیواره ها در درجه حرارت اشباع یکنواخت کار کنند . کف کوره همانطور که در قبل اشاره شد یک دیواره پوسته دار است که طرف داخل کوره آن ( FURNACE SIDE ) توسط آجرهای نسوز و مقاوم در برابر حرارت زیاد ( HIGH TEMP. REFRACTORY BRICKS ) پوشیده شده است. برای به حداقل رساندن تلفات حرارتی تمام سطوح خارجی بویلر را توسط عایق پشم شیشه میپوشانند که این عایق توسط یک شبکه فلزی نگهداشته میشود. مشخصات ابعادی و جنس دیواره ها در جدول زیر آمده است .
THICKNESS (mm) MATERIAL DIAMETER (mm) DESCRIPTION ۳.۸۱ SA – ۲۱۰ – A۱ ۷۶.۲ OD FURNACE SIDE WALLS ۳.۸۱ SA – ۲۱۰ – A۱ ۷۶.۲ OD REAR WALL ۳.۸۱ SA – ۲۱۰ – A۱ ۷۶.۲ OD FRONT WALL ۳.۸۱ SA – ۲۱۰ – A۱ ۷۶.۲ OD FURNACE FLOOR ۳.۸۱ SA – ۲۱۰ – A۱ ۷۶.۲ OD FURNACE ROOF ۳.۸۱ SA – ۲۱۰ – A۱ ۷۶.۲ OD FURNACE REAR WALL & SCREEN
۳-۲- سوپرهیتر SUPERHEATER بخاری که در کوره تولید و از مخزن بخار خارج میشود حالت بخار خشک اشباع را دارد. سپس در دو مرحله (عبور از سوپرهیتر اولیه و ثانویه )، به حالت بخار سوپرهیت در میآید. سوپرهیترها از میان لولههای سقف کوره وارد کوره میشوند و بصورت آویزان در منطقه بین سقف و سطح بالایی دماغه دیواره پشت کوره ( NOSE OF FURNACE REAR WALL ) قرار میگیرند. سوپرهیترهای اولیه و ثانویه در عرض بویلر و پشت سر همدیگر قرار دارند. هر کدام از آنها دارای یک هدر ورودی و یک هدر خروجی میباشد. سوپرهیتر اولیه : سوپر هیتر اولیه بین SCREEN و سوپرهیتر ثانویه قرار گرفته است.
هدر ورودی : ۱۲’’ SCH-۱۲۰ MATERIAL : SA–۱۰۶ GB هدر خروجی : SA–۱۰۶– GrB MATERIAL : ۱۴’’ SCH-۱۰۰
دارای یک بانک لوله که شامل : ۲۶ COIL دو ردیفه و سه LOOP میباشد .
جنس لولههای سوپرهیتراولیه : SA-۲۱۳-T-۱۱
قطرخارجی لولههای سوپرهیتر اولیه ۵۰.۸ mm OD و۴.۱۹ mm M.W.
سوپرهیتر ثانویه : بین سوپرهیتر اولیه و کوره قرار دارد .
هدر ورودی : SA–۱۰۶ – GrB MATERIAL : ۱۴’’ SCH -۱۰۰ هدر خروجی : SA– ۲۱۳ –P۱۱ MATERIAL : ۱۶’’ SCH –۸۰ دارای یک بانک لوله که مانند سوپرهیتر اولیه شامل : ۲۶ COIL دو ردیفه و ۳ LOOP میباشد . جنس لولههای سوپرهیتر اولیه SA- ۲۱۳-T-۲۲ قطرخارجی لولههای سوپرهیتر اولیه : ۵۰.۸ mm OD و ۴.۱۹ mm M.W. میباشند .
۴-۲- کانوکشن بانک CONVECTION BANK منطقهای که بین دیواره عقب کوره ( FURNACE REAR WALL ) و دیوارههای عقب و جانبی منطقه بازیابی حرارت ( HEAT RECOVERY AREA ) قرار دارد را کانوکشن بانک مینامند. تمام لولههای قرار گرفته در کانوکشن بانک از بالا به مخزن بخار و از پایین به مخزن آب متصل شده اند. ردیف نهم لوله ها از بالا تا ۲.۷۴۳ mm نزدیک سطح مخزن پایینی کاملاً آببندی شده بطوری که این دیواره کانوکشن بانک را به دو بخش تقسیم میکند : - قسمت جلویی این دیواره که لولههای تولید بخار در آن قرار دارند , بنام FRONT SIDE BANK یا RISER TUBES معروف است. آب در این لوله ها از پایین به بالا جریان دارد . - قسمت پشت این دیواره که لولههای DOWN COMERS در آن قرار دارند , بنام REAR SIDE BANK معروف است. آب در این لوله ها از بالا به پایین جریان دارد و مخزن آب پایین بویلر را از مخزن بخار بالای بویلر تغذیه میکنند.
۵-۲- اکونومایزر ECONOMIZER اکونومایزر در خروجی کانوکشن بانک و بیرون از محفظه بویلر قرار گرفته است. اکونومایزر شامل دو بانک لولههای افقی در شش LOOP یک ردیفه میباشد .آب با دمایی در حدود ۱۴۰ C و فشار ۴۶.۷ از پمپهای اب تغذیه ( FEED WATER PUMPS ) به طرف اکونومایزر ارسال میشود و وارد هدر ورودی پایینی اکونومایزر میشود. اب از درون بخشهای اکونومایزر در جهت بالا جریان میابد و سپس از هدر خروجی اکونومایزر از طریق یک لوله (که در خارج محفظه بویلر قرار گرفته و به مخزن بخار متصل است) وارد مخزن بخار میشود . قطر خارجی لولههای اکونومایزر ۵۰.۸ mm OD و ضخامت انها ۳.۸۱ mm میباشد. همچنین جنس انها SA-۲۱۰-A۱ میباشد .
۶-۲- اتمپرتور ATEMPERATOR از این بخش برای کنترل درجه حرارت بخار خروجی از بویلر استفاده میشود. این کار از طریق اسپری کردن اب با دمای C ۱۴۰ º به بخار انجام میشود. میزان ابی که باید در اتمپرتور به بخار اسپری شود با توجه به دمای بخار خروجی از سوپرهیتر اولیه و مقایسه ان با دمای بخار خروجی از سوپرهیتر ثانویه تعیین میشود. هدر اتمپرتور بین هدر خروجی سوپرهیتر اولیه و هدر ورودی سوپرهیتر ثانویه قرار گرفته است. این اتمپرتور از نوع اسپری ( SPRAY TYPE ) میباشد و اب موردنیاز با دمای C ۱۴۰ º و فشار ۳۵.۱ توسط پمپهای SPRAY WATER به طرف هدر اتمپرتور ارسال میشود. تمام جزئیات مربوط به اتمپرتور در فصل ۱۵ اورده شده است .
۳- فن دمنده هوا FAN بویلر مجهز به یک فن دمنده هوا از نوع سانتریفیوژ ( CENTRIFUGAL TYPE FORCED DRAFT FAN ) میباشد. این فن جهت تأمین هوای مورد نیاز برای فرآیند احتراق طراحی شده و براساس شرایط و پارامترهای تست ( شامل ۱۵ %حجم و ۲۵ % فشار استاتیکی ) انتخاب شده است .فن توسط یک موتور الکتریکی یا یک توربین بخار به گردش درمی آید که توسط یک کوپلینگ الاستیک بطور مستقیم به فن متصل هستند . کنترل میزان هوای ورودی به فن توسط عملکرد یکسری پرههای ورودی ( INLET VANES ) که در طرف ورودی فن قرار دارند و توسط یک PNEUMATIC POSITIONER بکار انداخته میشوند , انجام میشود. اگر سرعت گردش فن به ۵۰۰ rpm برسد , فن در این سرعت تریپ میخورد. مشخصات کاری فن دمنده هوا در جدول زیر اورده شده است :
FAN PERFORMANCE CHARACTERISTICS TEST LOAD LOAD ۱۰۰ % UNIT DESCRIPTION AIR AIR - FLUID ۴۴ ۳۰ C º TEMPERATURE ۲۴۹۳۸۳ ۲۱۶۸۵۵ Kg/hr FLOW ۶۹۰ ۵۲۳ mmWc OUTLET PRESSURE ۱۴۸۰ ۱۴۸۰ rpm SPEED
ELECTRICAL MOTOR OF F.D.FAN LOAD ۱۰۰ % UNIT DESCRIPTION ۶۰۰ KW POWER REQUIRED ۹۵.۴ % EFFICIENCY ۶۶۰۰ V VOLTAGE ۶۲ A NOMINAL CURRENT
۴- سیستم احتراق COMBUSTION SYSTEM سیستم احتراق بویلر دارای دو عدد پمپ انقال دهنده ۱۰۰ % برای تغذیه مازوت به مخزن روزانه و سه عدد پمپ ۵۰ % برای تغذیه سوخت به مشعلها جهت سوختن در کوره مولد بخار میباشد تا بر طبق پارامترهای طراحی , حرارت لازم جهت تولید جریان بخار مورد نظر، وارد بویلر شود . مشعل BURNER سیستم احتراق واحد بویلر دارای تجهیزات زیر است : - چهار عدد مشعل مازوت سوز ( مشعلهای یک و دو امکان استفاده از گازوئیل را نیز دارند ) - چهار جرقه زن (IGNITOR )که از پروپان استفاده میکنند - چهار عدد مشعل حلقهای گازسوز، البته مسیر تغذیه گاز طبیعی برای هر چهار مشعل درنظر گرفته شده است و در صورت گازرسانی به محل بویلر میتوان مشعلها را گازسوز کرد . مشعلها بگونهای طراحی شدهاند که قادر به سوزاندن مقدار مشخصی مازوت بدون ایجاد تغییر در پایداری شعله (FLAME )در وضعیت کاری بویلر میباشند و همچنین شعله به قسمتهای تحت فشار برخورد نکند.
هر مشعل مجهز به : - یک جرقه زن پروپان ( PROPAN IGNITOR ) - شمع جرقه زن الکتریکی ( ELECTRIC SPARK IGNITION ) - یک سیستم آشکارساز شعله ( FLAME DETECTION ) جهت حصول اطمینان از وجود شعله. میباشد . کار تنظیم میزان جریان هوای ارسالی به مشعل جهت استفاده برای عمل احتراق در کوره بخار , توسط پرههای کنترل کننده ( CONTROL VANES ) انجام میشود .این پره ها در ورودی هوا به فن دمنده هوا (F. D. FAN ) قرار دارند .
ظرفیت سیستم احتراق به گونهای است که امکان خارج کردن یک مشعل از جریان کار بویلر را , جهت انجام عملیات تمیزکاری گان مشعل , بدون کاهش دادن بار بویلر را میدهد. اتمیزه کردن سوخت : در سیستم احتراق واحد بویلر جهت انجام بهتر عمل احتراق , سوخت مازوت بهوسیله بخار ( ATOMIZING STEAM FROM AUXILARY STEAM )و گازوئیل توسط هوای فشرده ( ATOMIZING AIR FROM SERVICE AIR ) اتمیزه میشوند . PURGE : بعد از این که یک مشعل از جریان کار خارج شد و مسیر ورود سوخت به گان مشعل بسته شد , باید عمل PURGE کردن ان انجام شود تا در اثر باقی ماندن و خشک شدن سوخت در مجراهای مشعل در انها گرفتگی ایجاد نشود. معمولاً این کار بصورت خودکار بعد از خاموش کردن یک مشعل انجام میشود. عمل PURGE کردن توسط بخار ( PURGE STEAM FROM AUXILARY STEAM ) صورت میگیرد. جزئیات مربوط به سیستم سوخت و احتراق واحد بویلر در نقشه شماره ۰-۱۶۷۰-۱۰۰-۰۲۱ درج شده است . سیستم کنترل و ایمنی مشعل ها بعلت تأثیر مستقیم کنترل عمل احتراق در کوره بخار , بر میزان کارایی و بازده کل تجهیزات بویلر ضروری است که پرسنل متصدی اداره کردن عملیات واحد بویلر از شرایط کاری آن آگاهی کامل داشته باشند و بررسی کنند که آیا در تمام زمانهای کارکرد بویلر وسایل و تجهیزات ابزار دقیق و کنترل کننده نصب شده جهت اندازه گیری و کنترل فرآیند احتراق پاسخگوی مقادیر مشخص شده در طرح اصلی بویلر هستند ؟ و همچنین تنظیمات مشعل ها جوابگوی وضعیتهای تثبیت شده قبلی یا مقادیر مشخص شده در طرح اصلی میباشند ؟ بطور کلی برای تمام سیستم های احتراق سوخت تجهیزاتی برای کنترل و اطمینان از صحت عملکرد درنظر گرفته میشود برای اینکه بتوان فرآیند احتراق را جهت دستیابی به اهداف زیر کنترل کرد : - ایجاد هماهنگی بین میزان گرمای ورودی با گرمای موردنیاز برای تولید میزان مشخص بخار در بویلر - ثابت نگه داشتن فشار بخار طی کنترل جریان بخار در زمان ایجاد تغییرات احتمالی در بار بویلر - باقی ماندن در شرایط عملیاتی مطمئن و بیخطر در تمام مراحل کار - دستیابی به بازده کاری بالا تر و بهینه کردن مصرف سوخت . تجهیزات سیستم احتراق با توجه به لزوم رسیدن به اهداف فوق، اطمینان از عملکرد صحیح در حین عملیات و وجود ایمنی در کارکرد بویلر طراحی شدهاند . ۵- شیرهای اطمینان SAFETY VALVES نصب شیرهای اطمینان در مولد بخار , تجهیزات بویلر را در مقابل احتمال افزایش کنترل نشده فشار ( که میتواند در اثر عوامل متعدد غیرعادی ایجاد شده باشد ) محافظت مینماید. عوامل غیرعادی و کنترل نشده باعث جلوگیری از امکان داشتن فشار طراحی، که در طراحی ساختار بویلر برای بخشهای مختلف بویلر مشخص شده میشوند. بویلر مجهز به شیرهای اطمینان زیر است : ۱- دو عدد شیر اطمینان نصب شده روی مخزن بخار ( STEAM DRUM ) ۲- یک شیر اطمینان نصب شده در هدر خروجی سوپرهیتر ثانویه ۳- دو عدد شیر اطمینان در هدر بخار فشار پایین (LOW PRESSURE STEAM HEADER ) ۴- دو عدد شیر اطمینان روی مخزن جمع آوری آب کندانس ۵- یک عدد شیر اطمینان روی دی اریتور ( DEAERATOR ) ۶- یک شیر اطمینان در هدر خط بخار اشباع ( SAT. STEAM LINE HEADER ) ۷- دو عدد شیر اطمینان روی مخزنهای زیرآبکشی( BLOWDOWN TANKS ) ۸- دو عدد شیر اطمینان در لوله خروجی توربینهای محرک پمپهای آب تغذیه ۹- یک عدد شیر اطمینان در لوله خروجی توربینهای محرک فنهای دمنده هوا
فشار تنظیمی شیرهای اطمینان ( SET POINT OF SAFETY VALVE) بر اساس استانداردهای ASME انجام شده است. این فشارهای تنظیم شده عبارتاند از :
PRESSURE SAFETY VALVES (PSV) SET PRESSURE LOCATION VALVE A= ۴۰.۱ & B= ۴۰.۸ STEAM DRUM PSV-۰۶۵ A/B ۵.۱ LP STEAM HEADER PSV-۱۰۰ A/B ۳۴ OUTLET HEADER OF SECONDARY SUPERHEATER PSV-۰۲۰ ۵.۱ COND.COLLE.TANK PSV-۱۱۰ ۵.۹ DEAERATOR PSV-۳۳۰ ۱۷.۳ SAT.STEAM HEADER PSV-۰۷۹ ۵.۹ BLOWDOWN TANK PSV-۷۲۵ ۴.۸ FEED WATER TURBINS. PSV-۱۱۲ A/B ۴.۸ FD FAN TURBINS PSV-۱۱۵
۶- تجهیزات دوده زدا SOOTBLOWER EQUIPMENT یکی از مشکلات ناشی از سوخت مازوت , زمانی است که مازوت بطور کامل نسوزد و عمل احتراق آن ناقص صورت گیرد. احتراق ناقص مازوت به دلیل تنظیمات نامناسب سیستم و عملکرد نادرست کنترلهای سیستم احتراق است و باعث تشکیل دوده در داخل کوره میشود. دوده توسط خاکستر سوخت و ذرات کربنی که منطقه احتراق را بدون احتراق کامل ترک میکنند، ایجاد میشود . این دوده در مسیرهای عبور گازها و روی سطوح تبادل حرارتی داخل بویلر ته نشین میشود ( روی سطوح لولههای کانوکشن بانک، لولههای سوپرهیترها و لولههای اکونومایزر ) .اثرات منفی ناشی از دوده عبارتاند از : - کم شدن میزان انتقال حرارت از جریان گازهای عبوری به آب در حال گردش درون لوله ها - افزایش درجه حرارت گازهای خروجی از دودکش ( STACK ) - افزایش اتلاف گازهای خشک - کاهش بازده ( EFFICIENCY ) کل بویلر . برای به حداقل رساندن اثرات منفی مذکور بر عملکرد بویلر، و از بین بردن لایه دوده ته نشین شده روی سطوح تبادل حرارتی، تجهیزات دوده زدا ( SOOTBLOWER EQUIPMENT )در داخل بویلر نصب شدهاند . عمل تمیزکردن سطوح لولههای داخل بویلر با استفاده از دمیدن بخار بهعنوان یک واسطه صورت میگیرد. عمل دمیدن بخار توسط سوت بلوور ها که در داخل بویلر قرار گرفتهاند انجام میشود. بکار انداختن سوت بلوورها بر طبق ترتیب از قبل پیش بینی شده و بصورت خودکار ( براساس برنامه ریزی انجام شده با توجه به ته نشین شدن دوده روی سطوح تحت فشار عبور گازها در بویلر) ویا در مواقع اضطراری توسط اوپراتور , از واحد کنترل عملیات بویلر انجام میشود . واحد بویلر دارای سوت بلوورهای با مشخصات زیر است :
TYPE QUANTITY ELEVATION (mm) LOCATION RETRACEABLE (۱) LS ۱۱۰۸۲ SUPERHEATER ROTARY (۱) LS ۴۰۷۳ BOILER BANK ROTARY (۱) LS ۷۱۲۱ BOILER BANK ROTARY (۱) LS ۷۷۳۰ BOILER BANK ROTARY (۱) LS ۱۰۴۷۳ BOILER BANK ROTARY (۲) FS ۸۷۳۳ ECONOMIZER ROTARY (۲) FS ۶۳۶۱ ECONOMIZER
۷- دودکش STACK برای تخلیه جریان گازهای خروجی از بویلر به محیط خارج از بویلر , دودکش نصب شده است که از ورق کربن استیل باضخامتهای ۶ mm و ۱۰۸ mm همراه با تقویت کننده ها ( stiffeners ) و فلنج ها و غیره ساخته شده است .قطر تکیه گاه خارجی در پایه دودکش برابر ۲۹۰۰ mm و ارتفاع دودکش ۴۰ متر است . ۸-مواد نسوز ،عایق و پوشش فلزی REFRACTORY INSULATION & LAGGING به منظور ایمنی بودن تجهیزات بویلر برای اپراتورها و افرادی که در این واحد فعالیت میکنند و مطمئن کردن آنها از وجود شرایط کاری مناسب و بی خطر در نزدیکی بویلر باید مانع از دسترسی آنها به مناطق با درجه حرارت بالا و خطرناک جهت حفظ سلامت فیزیکی پرسنل شد . همچنین برای آببندی صحیح ساختمان بویلر و جلوگیری از نشت جریان گازهای داخل بویلر به محیط بیرون و کاهش مصرف انرژی از طریق به حداقل رساندن اتلافات حرارتی ایجاد شده بصورت تابشی ( RADIATION ) و هدایت ( CONDUCTION ) از دیوارههای بویلر به محیط بیرون، مولد بخار مجهز به پوشش نسوز، عایق و دیوارههای محافظ از ورق فلزی ( گالوانیزه ) با ضخامت مناسب میباشد , بطوری که در نهایت درجه حرارت سطوح خارجی بویلر طبق شرایط کاری مشخص شده برای آن بیشتر از ۶۰ º C نشود .
در نقشههای شماره ۰-۱۶۷۰-۸۰۰-۰۰۱ تا ۰-۱۶۷۰-۸۰۰-۰۰۳ چگونگی قرارگرفتن پوششهای مذکور در محلهای مشخص شده، ضخامت آنها و نوع ماده تشکیل دهنده آنها آورده شده است. ۹- ساختار تکیه گاهی بویلر BOILER SUPPORTING STRUCTURE ساختار فولادی بویلر طوری طراحی شده است که تمام نیروهای غیرمحسوس، نیروهای ناشی از زلزله و نیروهای باد را به همان خوبی نیروهای ناشی از عملکرد عادی بویلر تحمل کند. عملیات تقویت ساختمان بویلر به اندازهای انجام شده که نیروهای عکس العملی منتقل شده از طریق لولههای پیچ و خم دار، کانالهای هوا و گاز و غیره را به خوبی تحمل کند. طرح ساختار بویلر اجازه انبساط آزاد تمامی قسمتهای جدا از هم و اجزای بویلر را میدهد . ۱۰- سیستم آب تغذیه FEEDWATER SYSTEM کارخانه به میزان ۱۳۷ Kg/h آب تصفیه شده با مشخصات زیر :
۷.۴ PH ۳.۵ PRESSURE ۱۲۷۷ ppm TDS ۲۱º C TEMPERATURE
جهت تصفیه در واحد اسمزمعکوس , و استفاده از آن برای تغذیه بویلر ارسال میکند. آب از طریق اتصالات نشان داده شده در نقشه شماره P & ID ۰-۱۶۷۰-۱۰۰-۰۰۵ , وارد بخش تصفیه آب بویلر ( WATER TREATMENT PLANT ) میشود. بخش تصفیه اب بویلر, یک واحد اسمز معکوس ( REVERSE OSMOSIS ) میباشد. آب تصفیه شده به روش اسمز معکوس به طرف سه مخزن ذخیره آب تغذیه ( FEDDWATER STORAGE TANKS ) هدایت میشود. آب از این مخزنها به روش ثقلی به مخزن HOTWELL منتقل میشود , تا جایگزین آبهای مصرف شده برای تولید بخار شود. آبهای کندانس ارسالی از واحد پروسس و نیز آب تصفیه شده موجود در مخزنهای ذخیره آب تغذیه بویلر , وارد مخزن HOTWELL میشوند. سپس آب توسط دو پمپ ۱۰۰ % از مخزن HOTWELL , جهت تغذیه دی اریتور DEAERATOR مکیده میشود. هر پمپ دارای یک شیر حداقل جریان ( MINIMUM FLOW VALVE ) برای حصول اطمینان از عبور حداقل جریان از پمپ میباشد . آبی که بسوی دی اریتور اسال میشود , جهت کندانس کردن بخار خروجی توربینهای استفاده شده در واحد بویلر ( EXHUST STEAM ) , که در هدر بخار فشار پایین ( LOW PRESSURE STEAM HEADER ) جمع میشود، از دو دستگاه کندانسور عبور میکند. در مسیر بین کندانسورها و دی اریتور یک شیر کنترل کننده ( CONTROL VALVE ) وجود دارد که آب را به طرف مخزن HOTWELL برمیگرداند تا از وجود جریان مداوم عبوری از کندانسورها جهت کندانس کردن بخار فشار پایین و نیز گرم شدن آب تا اندازه مطلوب، اطمینان حاصل شود . یک گروه دیگر از پمپها وجود دارند که آب را از مخزن HOTWELL به سوی واحد دی سوپرهیتر پروسس ( PROCESS DESUPERHEATER ) ارسال میکنند. در خروجی هر کدام از این پمپها یک شیر حداقل جریان که آب را به طرف مخزن HOTWELL برمیگرداند وجود دارد . یک گروه دیگر پمپها که سه عدد میباشند ( FEEDWATER PUPMS ) آب را از مخزن ذخیره دی اریتور ( DEAERATOR STORAGE TANK ) مکیده و جهت تغذیه هر دو واحد بویلر , به طرف مخازن بخار ( STEAM DRUM ) آنها ارسال میکنند. محرک یکی از این سه پمپ , موتور الکتریکی است که در زمان راه اندازی از آن استفاده میشود , و دو پمپ دیگر دارای محرک توربین بخار میباشند. هر کدام از این پمپها قادر به ارسال ۵۰ % جریان آب مورد نیاز برای هر دو بویلر است که در حالت عادی دو عدد از آنها در سرویس هستند و یکی در حالت آماده بکار ( STAND-BY ) میباشد. وقتی یکی از دو پمپ در حال کار , متوقف شود یا تریپ بخورد , پمپ آماده بکار بطور خودکار روشن خواهد شد . لوله بین مخزن ذخیره آب دی اریتور و سه پمپ تغذیه آب بویلر ۱۰’’ SCH.۴۰ میباشد. و خروجی هر سه پمپ به یک هدر مشترک با مشخصات ۸’’ SCH.۴۰ متصل است .این هدر دارای دو انشعاب خروجی است که هر انشعاب , آب تغذیه را به طرف یک واحد بویلر ارسال میکند . در بخش پمپهای تغذیه آب بویلر وسایل ابزار دقیق زیر نصب شدهاند : - فیلترهای پمپهای آب تغذیه بویلر , توسط یک فشار سنج تفاضلی ( DIFFERENTIAL PRESSURE INDICATOR ) قابل کنترل میباشند . - PRESSURE TRANSMITER در محل مکش و تخلیه پمپهای آب تغذیه بویلر .
برای جلوگیری از کم شدن هد مکش پمپها از اندازه موردنظر , یک آلارم پایین بودن سطح ( LOW LEVEL ALARM ) و یک آلارم پایین تر بودن فشار از اندازه حداقل آن ( LOW-LOW PRESSURE ) جهت تریپ دادن پمپها درنظر گرفته شده است .
۱۱-سیستم جمع آوری آب کندانس CONDENSATE SYSTEM آب کندانس شده خروجی از دو کندانسور واحد بویلر، وارد مخزن جمع آوری آبهای کندانس میشود. آب از این مخزن , توسط سه عدد پمپ به سوی اتمپرتورهای دو واحد بویلر ارسال میشود و همچنین از طریق شیر کنترل LV-۲۷۰ , به طرف مخزن ذخیره آب دی اریتور ( DEAERATOR STORAGE TANK ) فرستاده میشود. مخزن جمع آوری آب کندانس دارای وسایل ابزار دقیق زیر است :
VACUM RELIEF VALVE PRESSURE RELIEF VALVE LEVEL GAGE LEVEL TRANSMITTER LEVEL SWITCHES
۱۲- مخزنهای BLOW-DOWN و BLOW-OFF الف – مخزن زیرآب کشی مداوم CONTINUOUS BLOWDOWN TANK مخزن زیرآبکشی بویلر , یک مخزن عمودی استوانهای ( با قطر داخلی ۱۱۷۰ mm )تحت فشار است که دو انتهای آن بیضی شکل میباشد. قسمت بالایی آن دارای یک لوله برای انتقال بخار خروجی از این مخزن به مخزن دی اریتور میباشد و نیز یک شیر اطمینان ( PSV- ۷۲۵ ) روی آن نصب شده است. وسایل ابزار دقیق در این مخزن عبارتاند از : TERMOMETER LEVEL TRANSMITTER TYPE DIFFERENTIAL PRESSURE
MANOMETER OPTICAL LEVEL
از قسمت پایینی این مخزن یک لوله خارج شده که این مخزن را به مخزن BLOW-OFF متصل میکند. سطح آب در مخزن BLOW-DOWN توسط یک شیر کنترل سطح LV-۷۲۵ کنترل میشود. این شیر دو مخزن مذکور را به هم مرتبط میکند . ب-مخزن زیر آب کشی غیرمداوم INTERMITTENT BLOW- OFF TANK
این مخزن با محیط در ارتباط است و به شکل استوانهای قائم ( قطر داخلی ۱۳۰۰ mm ) با دو انتهای بیضی شکل میباشد. اب از قسمتهای زیر ( BOILER DRAINS ) در این مخزن جمع آوری میشود : BOILER DRAINS : SIDE WALLS :
- REAR WATER WALL ( RIGHT & LEFT ) - INTERMEDIATE WATER WALL ( RIGHT & LEFT ) - FRONT WATER WALL ( RIGHT & LEFT )
OTHER :
- ECONOMIZER INLET HEADER - SPRAY HEADERS - WATER DRUM مشخصات مخازن موجود در واحد بویلر ۱- مخازن ذخیره آب تغذیه بویلر در واحد بویلر سه مخزن FEED WATER STORAGE وجود دارد. قطر داخلی هر کدام از آنها ۱۳۳۰۰ mm، ارتفاع آنها ۸۳۵۰ mm و هر مخزن دارای ظرفیت ۱۰۶۴ مترمکعب میباشد. بدنه استوانهای این مخازن تشکیل شده از شش دوره ورق با ضخامت هفت میلیمتر، همچنین سقف و کف آنها روی ورقهایی با ضخامت هفت میلیمتر و جنس ASTM-A-۴۲ GrB ساخته شدهاند . هر مخزن دارای سه اتصال میباشد که یک اتصال ۶’’ در ارتفاع ۷۵۰ mm برای تخلیه مخزن، یک اتصال ۶’’ در ارتفاع ۸۰۰ mm برای خط انتقال و یک اتصال ۴’’ در ارتفاع ۸۰۰ mm برای پرکردن مخزن درنظر گرفته شده اند. تمام اتصالات مذکور و قسمتهای دیگر این مخازن در نقشه شماره ۰-۱۶۷۰-۰۴۰-۰۱۲ نشان داده شدهاند . ۲- مخزن HOTWELL این مخزن برای جمع آوری آبهای کندانس شده در بخش پروسس کارخانه استفاده میشود .این مخزن دارای قطر داخلی ۶۰۰۰ mm و ارتفاع ۸۲۰۰ mm با ظرفیت ۲۰۴ مترمکعب میباشد. بدنه استوانهای این مخزن از شش دوره ورق با ضخامت شش میلیمتر که سقف آن از ورق باضخامت پنج میلیمتر و نیز کف آن با ورق با ضخامت شش میلیمتر ساخته شدهاند و جنس آنها نیز ASTM-A-۴۲-GrB میباشد . این مخزن دارای سیزده اتصال با اندازههای مختلف برای استفادههای متفاوت میباشد که عبارتاند از : ورودی آب کندانس برگشتی، ورودی از طرف مخازن ذخیره آب تغذیه، خروجی به طرف پمپهای ارسال آب به طرف دی اریتور، خروجی به طرف پمپهای ارسال آب به واحد دی سوپرهیتر در بخش پروسس، اتصال به محیط VENT، اتصالات مربوط به تخلیه مخزن و غیره. همه این اتصالات در نقشه شماره ۱۶۷۰-۰۴۰-۰۰۹-۰۱۰ نشان داده شده اند. همچنین برای بالا بردن اطمینان جهت حفاظت از پرسنل شاغل و نیز به حداقل رساندن اتلافات حرارتی این مخزن عایق کاری شده است . ۳- مخزن جمع آوری آبهای کندانس خروجی از کندانسورها
مخزن CONDENSATE COLLECTION برای جمع آوری تمام آبهای کندانس شده بدست آمده از دو کندانسور بخار خروجی از توربینهای بخار واحد بویلر طراحی شده است. این مخزن دارای قطر داخلی ۷۶۲ mm و طول۳۵۵۰ mm باظرفیت مترمکعب میباشد .
مخزن دارای دو اتصال ۶’’ در قسمت بالایی برای ورودی آبهای کندانس به مخزن، یک اتصال ۸’’ برای شیر اطمینان، یک اتصال ۴’’ برای شیر خلاء شکن و یک اتصال ۱’’ برای سیرکولاسیون پمپهای آب دی سوپرهیتر DESUPERHEATER WATER PUPMS ( ورودی مسیری که بع از خروجی پمپها میآید و در این مسیر یک شیر MINIMUM FLOW نصب شده است ) وجود دارد و در قسمت پایینی مخزن یک اتصال ۳’’ برای مسیر مکش سه پمپ و نیز دو اتصال ۱’’ برای وسایل ابزار دقیق وجود دارد. تمام جزئیات مربوط به این مخزن در نقشه شماره ۳۸۸۷-۰۲-۹۸ نشان داده شدهاند . ۴- مخزن ذخیره مازوت مخزن FUEL OIL STORAGE جهت ذخیره سوخت مازوت برای دو واحد بویلر استفاده میشود. این مخزن دارای قطر داخلی ۲۱۵۰۰ mm، ارتفاع ۹۸۰۰ mm با ظرفیت ۳۰۴۳ مترمکعب است و از هفت دوره ورق تا قسمتی از آن با ورق با ضخامت ده میلیمتر و بقیه آن با ورق با ضخامت هفت میلیمتر ساخته شده است. کف مخزن از ورقهای با ضخامت هفت و ده میلیمتر و سقف آن با ورق باضخامت شش میلیمتر ساخته شده است. برای تقویت سقف در زیر ورقها یک ساختار خرپای شعاعی نصب شده است . این مخزن دارای نوزده اتصال با اندازههای مختلف و کاربردهای متفاوت میباشد که عبارتاند از : خروجی به طرف هیترهای مازوت، ورودی و خروجی هیتر مارپیچ بخار، تخلیه، ارتباط با محیط، دریچه ها، ورودی مازوت به مخزن و غیره. در کف مخزن هیتر مارپیچ که توسط بخار، مازوت داخل مخزن را گرم نگه میدارد وجود دارد و نیز برای اطمینان بیشتر و حفاظت از پرسنل شاغل و کم کردن اتلافات حرارتی مخزن عایق کاری شده است. ۵- مخزن روزانه مازوت مخزن FUEL OIL DAILY برای تأمین مصرف روزانه مازوت هر دو واحد بویلر استفاده میشود .این مخزن دارای قطر داخلی ۷۴۰۰ mm، ارتفاع ۷۲۲۰ mm با ظرفیت ۲۵۰ متر مکعب میباشد که از شش دوره ورق با ضخامت شش میلیمتر ساخته شده است. کف این مخزن نیز از ورق باضخامت شش میلیمتر ولی سقف آن از ورق با ضخامت پنج میلیمتر ساخته شده است . مخزن روزانه مازوت دارای شانزده اتصال با اندازههای مختلف و کاربردهای متفاوت میباشد که عبارتاند از : خروجی به طرف هیترها، ورودی و خروجی حلقههای گرم کن بخاری، تخلیه، ارتباط با محیط، دریچه ها، ورودی مازوت، ورودی مازوت برگشتی از طرف بویلرها و غیره هستند. در کف این مخزن حلقههای گرم کن که بخار از آنها عبور میکند برای گرم نگه داشتن مازوت نصب شده است. مانند مخزن FUEL OIL STORAGE این مخزن نیز برای حفاظت از پرسنل و کم کردن اتلافات حرارتی عایق کاری شده است . همه جزئیات مربوط به این مخزن در نقشه شماره ۱۶۷۰-۰۴۰-۰۰۶ , ۲۸۵A/۰۱/۹۸ ۰۲/۹۸ آورده شده است . ۶- مخزن ذخیره گازوئیل مخزن DIESEL OIL STORAGE جهت ذخیره سوخت گازوئیل استفاده میشود. این مخزن دارای قطر داخلی ۶۰۰۰ mm، ارتفاع ۴۲۰۰ mm و ظرفیت ۱۰۰ مترمکعب میباشد. بدنه مخزن از سه دوره ورق با ضخامت شش میلیمتر و سقف آن از ورق با ضخامت پنج میلیمتر ساخته شده است . مخزن ذخیره گازوئیل دارای ده اتصال با اندازههای مختلف و کاربردهای متفاوت میباشد که عبارتاند از : ورودی و خروجی سوخت گازوئیل، تخلیه، ارتباط با محیط، دریچه ها و غیره .