المكثفات
يتألف البخار من نوعين من الطاقة؛ الطاقة الكامنة والملموسة. فعندما يتم تزويد البخار بتطبيق عملية (مبادل حراري، ملف، مادة تتبع، إلخ) يطلق بخار البخار الطاقة الكامنة إلى سائل العملية ويتكثف إلى سائل يُعرف باسم المكثفات ويحتوي المكثف على الطاقة الملموسة من بخار البخار وقد يحتوي المكثف على ما يصل إلى 16% من إجمالي الطاقة في بخار البخار اعتمادًا على ضغوط البخار ومن أعلى العائدات على الاستثمارات إعادة المكثفات إلى مصنع الغلايات. ومع استمرار ارتفاع تكاليف الوقود، فمن الضروري التركيز على استعادة المكثفات في جميع عمليات البخار الصناعية. لا يحتوي المكثف على الماء فحسب، بل يحتوي أيضًا على مواد كيميائية لمعالجة الغلايات والطاقة التي تم نقلها أثناء عملية الاحتراق في الغلاية. لذلك، يجب إعادة المكثفات إلى الغلاية من أجل:
تحسين كفاءة الطاقة
تقليل التكلفة الكيميائية
تقليل تكاليف المياه التكميلية
تقليل تكاليف التخلص من نظام الصرف الصحي
تلبية اللوائح البيئية
لسوء الحظ، تهدر نسبة كبيرة من المنشآت الصناعية المكثفات من نظام البخار ولا تتخذ خطوة استباقية في إعادة المكثفات إلى محطة الغلاية لا تزال المكثفات التي يتم إرجاعها تفقد الطاقة الحرارية بسبب الخزانات غير المعزولة وأنابيب المكثفات غير المعزولة والصمامات والتجهيزات. “أفضل ممارسة” للمكثفات هي أن تكون جميع الأجهزة في نظام المكثفات معزولة لمنع خسائر الطاقة الحرارية. إذا لم يتم إعادة المكثفات إلى محطة الغلاية، فيجب على نظام البخار تعويض الخسارة بمياه خام باردة وغير معالجة يجب تحضيرها لتشغيل الغلاية. إن تحضير مياه التعويض له تكلفة تحضير. كما أن مياه التعويض ستحتوي أيضًا على محتوى أقل بكثير من وحدات حرارية بريطانية يجب رفعه في جهاز نزع الهواء أو سخان مياه التغذية الجوية. وستؤدي هذه الإضافة في الطاقة إلى زيادة التكلفة على عملية البخار . يجب تحضير المياه الخام كيميائيًا لتشغيل الغلاية، وهو تكلفة إضافية لتشغيل مصنع الغلايات خزان إعادة المكثفات – مصمم لتلبية المعايير الصناعية الحالية. أنظمة البخارمعيار إعادة المكثفات مع ارتفاع تكلفة الطاقة اليوم، يجب علينا إعادة أعلى نسبة من المكثفات إلى مصنع الغلايات لإعادة استخدامها في الغلاية. يصل معيار النسبة المثلى لإعادة المكثفات إلى 90%. هذا المعيار ممكن إذا لم يكن المصنع لديه متطلبات الحقن المباشر للبخار لتطبيقات العملية.
مبررات إرجاع المكثفات (حسابات الطاقة)
خزان المكثفات معزول بالكامل
تحسين كفاءة الطاقة فيما يلي مثال لنظام بخاري نموذجي يعمل: متوسط تدفق البخار 44000 رطل في الساعة التكلفة لكل MBTU في الخطة 15.30 دولارًا (التكلفة غير المحملة) التشغيل (24 ساعة / 7 أيام في الأسبوع) (8760 ساعة) ضغط البخار أثناء التشغيل
درجة حرارة البخار
150 رطل/بوصة مربعة
إجمالي طاقة البخار (زئبق) 1195.1 درجة حرارة الماء الإضافي 55 درجة فهرنهايت (13 درجة مئوية) محتوى الماء الإضافي بوحدة حرارية بريطانية (هم) 23 وحدة حرارية بريطانية درجة حرارة عودة المكثف 212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية) محتوى وحدة حرارية بريطانية للمكثف الذي يتم إرجاعه (هم) 180.33 عدم عودة أي مكثف إلى محطة الغلايات (هم) – هم) = فقدان الطاقة لكل رطل (180.33 – 23) = 157.33 وحدة حرارية بريطانية لكل رطل 44000 رطل من البخار = 44000 رطل من المكثفات (عودة 90%) = 39600 رطل 39600 رطل × 157.33 (وحدة حرارية بريطانية لكل رطل) = 6230268 وحدة حرارية بريطانية 6.230268 × 15.30 دولارًا = 95.32 دولارًا (تكلفة الساعة) 95.32 دولارًا × 8760 دولارًا (ساعات في السنة) = 835003.20 دولارًا ** 835003.20 دولارًا سنويًا تعتمد المدخرات المحتملة على كمية الطاقة المطلوبة لرفع محتوى الطاقة المياه المكونة من الطاقة (الطاقة الحسية) إلى مستوى الطاقة للمكثفات التي يتم إرجاعها في تصميم الجاذبية نظام المكثفات. لا يأخذ الحساب في الاعتبار التوفير من المواد الكيميائية وتكاليف المياه والصرف الصحي. كما أنه لا يأخذ في الاعتبار تأثير إعادة المكثفات عند ضغوط أعلى، مما يؤدي إلى وفورات أكبر (انظر أفضل ممارسة رقم 8 – أنظمة إعادة المكثفات ذات الضغط العالي). يتم حساب ما سبق دون إعادة أي مكثفات إلى الغلاية، ولكن معظم المصانع الصناعية تعيد على الأقل نسبة صغيرة من المكثفات. يجب على كل مصنع تقييم تكلفة الفشل في إعادة المكثفات ووضع خارطة طريق لإعادة المكثفات. خزان المكثفات معزول تمامًا أنظمة البخارتقليل تكلفة المواد الكيميائية إذا تم إعادة المكثفات، فإن الحاجة إلى مياه التعويض تقل. سيؤدي خفض كمية مياه التعويض المطلوبة إلى انخفاض متطلبات المواد الكيميائية للغلاية. خفض تكاليف المياه التكميلية ترتفع تكاليف المياه في كل مكان، وسوف تؤدي النسبة العالية من عودة المكثفات إلى خفض إجمالي تكاليف المياه التكميلية. خفض تكاليف التخلص من نظام الصرف الصحي ترتبط تكاليف نظام الصرف الصحي بشكل مباشر بكمية المياه المتناولة. فإذا لم يتم عودة المكثفات، يتم تصريف المكثفات إلى المجاري، مما يزيد من تكلفة معالجة نفايات المجاري. الالتزام باللوائح البيئية قد تتطلب اللوائح البيئية معالجة مياه الصرف الصحي. تعمل المكثفات التي يتم إرجاعها إلعملية الغلايات على تقليل المياه المرسلة إلى المجاري وكمية المياه التي تقع تحت السيطرة التنظيمية.يعد تسرب البخار خسارة للمكثفات والطاق ما الذي يمنع عودة طاقة المكثفات؟ يجب على المرء أن يفهم القضايا التي تمنع عودة المكثفات إلى مصنع الغلايات حتى يتمكن المصنع من وضع أساليب تصحيحية.
ضخ المكثفات-
اختر مضخات التكثيف الصحيحة ذات رأس الشفط الإيجابي الصافي المناسب (“NPSH”). يمكن لعدد من مضخات التكثيف الموجودة في السوق أن تسمح فقط بدرجات حرارة تكاثف تقل عن 200 درجة فهرنهايت (93 درجة مئوية). ستكون درجات حرارة التكثيف قريبة من درجة حرارة التشبع الجوي
212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية). لذلك، يجب أن تحتوي مضخات التكثيف على رأس الشفط الإيجابي الصافي المناسب. سيؤدي الفشل في تصميم رأس الشفط الإيجابي الصافي المناسب إلى تجويف المضخة وتلف الأختام والمروحة في فترة زمنية قصيرة.
مشاكل مصائد البخار-
إن عدم كفاية حجم مصائد البخار أو تركيبها بشكل غير صحيح يؤدي إلى تعطل مصائد البخار. في كثير من الأحيان يكون الحل القصير للمشكلة هو تصريف المكثفات إلى المجاري. تحتوي العديد من تركيبات مصائد البخار على صمامات تصريف مفتوحة لإزالة المكثفات من العملية، وبالتالي تحقيق درجات الحرارة المناسبة.
تآكل خط المكثفات-
سينتج نظام المكثفات حمض الكربونيك نتيجة لثاني أكسيد الكربون الزائد في النظام. سيكون أعلى تركيز لحمض الكربونيك في خطوط إرجاع المكثفات لأن ثاني أكسيد الكربون يذوب في المكثف المبرد. يتم تركيب غالبية خطوط المكثفات بأنابيب فولاذية من الجدول 80 ووصلات ملولبة. سوف يتدهور الفولاذ بسبب تآكل المكثفات، ولكن خيوط الأنابيب عادة ما تكون أكثر عرضة للتدهور بسبب التآكل. يؤثر إبطاء التآكل على النظام، يجب على المصانع استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لأنابيب المكثفات والصمامات، وتجنب استخدام الوصلات الملولبة. تتسبب تسربات البخار في فقدان المكثفات والطاقة
نفخ البخار إلى الغلاف الجوي – فقدان البخار والمكثف
عزل نظام المكثفات-
يجب عزل مكونات نظام البخار الصناعي لضمان عدم ضياع الطاقة الحرارية في المكثفات. يجب عزل كل شيء في نظام المكثفات الذي تزيد درجة حرارته عن 120 درجة فهرنهايت (49 درجة مئوية). كما يساعد العزل أيضًا في حماية الأفراد من مكونات نظام المكثفات الساخنة ، وبالتالي تحسين سلامة المصنع. خطوط المكثفات خزانات المكثفات الصمامات بعض أنواع مصائد البخار.
التسريبات-
توجد تسريبات في المحطات نتيجة لخلل في مكونات نظام البخار والمكثفات ، مما قد يساهم في فقدان المكثفات.
خسائر البخار المفاجئة
يفقد البخار المفاجئ من فتحات خزان المكثفات التي تنفث إلى الغلاف الجوي. لقد تناولنا خسائر البخار المفاجئة في أفضل ممارسات البخار رقم 7 – البخار المفاجئ. الملخص يعد المكثف أحد أهم خمسة عناصر يجب استهدافها في نظام البخار والمكثفات لخفض تكلفة الطاقة وتحسين الموثوقية