Economiser في محطة توليد الطاقة الحرارية | Economiser
زيادة الطلب الكبيرة على الكهرباء في جميع أنحاء العالم أدت إلى زيادة حجم محطات توليد الطاقة. عملية توليد الكهرباء في محطات توليد الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم هي من أكثر الطرق انتشارًا وتقليدية لتوليد الطاقة الكبيرة في جميع أنحاء العالم، حيث تغذى بشكل كبير احتياجات الطاقة لسكان الأرض البالغ عددهم أكثر من سبعة مليارات.
الحجم المتزايد يحتاج إلى زيادة في متطلبات الوقود. ولكن كما نعرف جميعًا، فإن توافر الفحم تحت قشرة الأرض لن يستمر إلى الأبد. لذلك، أصبحت عملية توليد الطاقة أكثر تكلفة مع مرور كل يوم.
ثانيًا، تحتوي جميع محطات الطاقة الحرارية الرئيسية على مئات الأجهزة المعقدة للغاية، وكل منها له فقدان طاقة معين مرتبط به. وبالتالي يكون النتيجة النهائية هي أن كفاءة المحطة مقيدة بين 20٪ إلى 26٪ اعتمادًا على طاقة المحطة.
تؤكد القيود المذكورة أعلاه على الحاجة الملحة لتوفير عملية توليد الطاقة، وأداة الاقتصاد (economizer) هي جهاز يساعد في القيام بذلك تمامًا. لذا، أعتقد أنه سيكون من الجدير بنا جميعًا النظر في عملية التوفير بمزيد من التفاصيل.
ما هو جهاز الاقتصاد؟
جهاز الاقتصاد (economiser) هو جهاز ميكانيكي يستخدم كمبادل حراري لتسخين السوائل قبل استخدامها لتقليل استهلاك الطاقة. في غلاية البخار، هو جهاز مبادل حراري يسخن السوائل أو يستعيد الحرارة المتبقية من منتجات الاحتراق، أي الغازات الداكنة في محطة الطاقة الحرارية قبل إطلاقها عبر المدخنة. الغازات الداكنة هي غازات الاحتراق الناتجة في محطات الطاقة وتتكون أساسًا من النيتروجين والأمونيا والبخار والماء وغيرها.
لذلك، يتم استخدام جهاز الاقتصاد في محطات الطاقة الحرارية لتوفير عملية توليد الطاقة الكهربائية، كما يشير اسم الجهاز. يتم استخدام الحرارة المستعادة لتسخين مياه التغذية للغلاية والتي سيتم تحويلها في النهاية إلى بخار مسخن. وبالتالي، يتم توفير استهلاك الوقود وتوفير العملية بشكل كبير، حيث نقوم بجمع الحرارة المهدرة وتوجيهها حيث تحتاج. ومع ذلك، في الوقت الحالي، يمكن أيضًا استعادة الحرارة المتاحة في الغازات الداكنة باستخدام مبادل حراري للهواء، وهو ضروري في جميع الغلايات التي تعمل بالفحم المسحوق.
مبادئ عمل جهاز الاقتصاد
كما هو موضح في الشكل أعلاه، تحتوي الغازات الداكنة الخارجة من فرن غلاية البخار على الكثير من الحرارة. وظيفة جهاز الاقتصاد في محطة الطاقة الحرارية هي استعادة بعض الحرارة من الحرارة المنقولة في الغازات الداكنة حتى المدخنة واستخدامها لتسخين مياه التغذية للغلاية. إنه ببساطة مبادل حراري مع غاز داكن ساخن على الجانب الخارجي وأنابيب ماء على الجانب الداخلي مع سطح تسخين ممدود مثل الأجنحة أو الزعانف.
يجب أن يكون جهاز الاقتصاد في محطات الطاقة الحرارية مصممًا لحجم ودرجة حرارة الغاز الداكن، وحد أقصى لانخفاض الضغط عبر المدخنة، نوع الوقود المستخدم في الغلاية وكمية الطاقة التي يجب استعادتها.
عندما يتم غلي الماء في غلاية البخار، يتم إنتاج البخار الذي يتم تسخينه بعد ذلك ويتم تمريره إلى التوربينات. ثم يتم تمرير البخار المستنفذ من شفرات التوربينات عبر مكثف البخار في التوربين حيث يتم تكثيف البخار وهذا الماء المتكثف يتم تسخينه أولاً في مسخن مياه التغذية ثم يتم إعادة تغذيته في الغلاية.
يتم وضعه في ممر الغازات الداكنة بين الخروج من الغلاية والدخول إلى المدخنة. في هذا يتم وضع عدد كبير من الأنابيب ذات القطر الصغير والجدار الرقيق بين رأسين. تتدفق الغازات الداكنة خارج الأنابيب عادة في تدفق مضاد.
عملية نقل الحرارة في جهاز الاقتصاد والتبخير والسخان
يتم نقل الحرارة إلى الماء في مولد البخار في ثلاثة أنظمة مختلفة، كما هو موضح في الشكل أدناه. يتم تسخين الماء أولاً بشكل حسي في جهاز الاقتصاد في المرحلة السائلة تحت ضغط معين من الحالة 4 إلى الحالة 5 (راجع الرسم البياني أدناه) حتى يصبح سائل مشبع.
ثم يتم إرساله إلى المبخر، حيث يتم غلي هذا السائل المشبع بتغيير المرحلة من 5 إلى 6 عن طريق امتصاص الحرارة الكامنة للتبرد عند هذا الضغط المحدد.
الآن يتم تسخين هذا البخار المشبع في الحالة 6 بشكل أكبر في السخان لتحويله إلى الحالة 1، أي في شكل غازي أو بخاري. لوحدة كتلة السائل، تكون معادلات نقل الحرارة في الثلاثة أنواع من المبادلات الحرارية كالآتي:
QEconomizer = h5 – h4
QEvaporator = h6 – h5
QSuperheater = h1 – h6
من بين هذه المكونات الثلاثة الرئيسية للمبادلات الحرارية، يعمل فقط جهاز الاقتصاد بدون استهلاك وقود، وبالتالي فهو أحد أهم وأكثر المعدات الاقتصادية في محطة الطاقة الحرارية.
أنواع جهاز الاقتصاد
جهاز الاقتصاد ذو الأنبوب المزود بالأجنحة من الحديد الزهر
يتم صنع أجهزة الاقتصاد ذات الأنبوب المزود بالأجنحة من الحديد الزهر باستخدام الأجنحة المصنوعة من الحديد الزهر المصنف، ولديها الميزات التالية:
كفاءة عالية بسبب التواصل المناسب للأجنحة مع الأنابيب.
يستخدم بشكل شائع في المحطات التي يتم فيها إنتاج غازات داكنة مسمومة بسبب نوع الوقود المحترق.
جهاز الاقتصاد ذو الأنبوب المزود بالأجنحة المستديرة
يتم تصنيعه من الفولاذ المعتدل مع الأجنحة المستديرة والمربعة، ملحومة على أنابيب الفولاذ غير المقواة، ولديه الميزة التالية:
ضمان التواصل المناسب بين الأنابيب والأجنحة لتحقيق الكفاءة المثلى.
جهاز الاقتصاد ذو الأنبوب الملفوف
يتم استخدام هذه الأنواع بشكل أساسي في محطات الطاقة الحرارية والوحدات الإنتاجية الكبيرة. يتم تصنيع أجهزة الاقتصاد ذات الأنبوب الملفوف من الأنابيب الفولاذية غير المقواة، ولديها الميزات التالية:
هذه الأجهزة فعالة جداً في استعادة الحرارة من الغازات.
تحتل مساحة صغيرة جداً.
جهاز الاقتصاد ذو الأنبوب المزود بالأجنحة الأفقية
في هذا يتم اللحام بالضغط العالي لأنابيب الفولاذ غير المقواة مع الأجنحة الأفقية لصنع تجميع كامل لجهاز الاقتصاد لنقل الحرارة، ولديه الميزات التالية:
يتم الاهتمام المناسب بالتواصل بين الأجنحة والأنابيب لنقل الحرارة المثالي.
يتم استخدامها بشكل أساسي في محطات الطاقة الحرارية.
أنواع أجهزة الاقتصاد بناءً على كفاءة الغلاية
