برای شما بازدید کننده محترم این مقاله کامل را تهیه کرده ایم.

بررسی انواع مشعل های گازی نيروگاه بخار نحوه کارکرد آنها و چگونگی آناليز احتراق برای انتخاب بهينه مشعل با توجه به ت MWU1JTWF

قسمتی از متن :

 

‏1

‏سمينار كارشناسي ارشد مكانيك

‏دانشگاه آزاد اسلامي واحد مشهد

‏بررس‏ي‏ انواع مشعل ها‏ي‏ گاز‏ي‏ ني‏روگاه بخار‏, ‏نحوه کارکرد آنها و چگونگ‏ي‏ آناليز احتراق برا‏ي‏ انتخاب بهي‏نه مشعل با ت‏وجه به تعداد, ‏نوع و موقعي‏ت ‏ مشعل ها

‏ ‏ ‏ سيد بنيامين علوي ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ سيد محمود ابوالحسن علو‏ي‏ ‏

‏دانشجو‏ي‏ کارشنا‏س‏ي‏ ارشد مکانيک تبديل انرژي ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ استاديار دانشكده فني و مهندسي‏ ‏ ‏

‏ ‏دانشكده مهندسي دانشگاه آزاد واحد مشهد‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏دانشكده مهندسي دانشگاه آزاد واحد مشهد Benyamin.Alavi@Gmail.com ‏ m_a_alavi2002@yahoo.com

‏ ‏

‏

‏

‏چکي‏ده

‏در ح‏ال حاضر بيشتر‏,‏ طراح‏ي‏ مشعل‏ها‏ی نيروگاهی‏ بر ‏رو‏ي‏ بهني‏ه کردن عوامل‏ي‏ از قبي‏ل : هندسه مشعل‏، نوع اکسي‏د کننده، نوع سوخت, ‏نحوه ‏اختلاط سوخت‏ و هوا‏،‏ ‏گردش‏ مجدد گاز ها و بهني‏ه کردن شکل شعله‏ و همچنين استفاده از تکنولوژيها‏ي‏ جدي‏د‏ ‏اس‏ت که منجر به ‏بهبود بخشي‏دن ناپاي‏دار‏ي‏ ها‏ي‏ ناش‏ي‏ از‏احتراق و بالا بردن راندمان مشع‏ل ها و انتشار پائين آلاي‏نده ها و ‏صرفه جوي‏ي‏ در مصرف انرژ‏ي‏ م‏ي‏ شود.

‏کلمات کلي‏د‏ي‏:مشعل‏, ‏سوخت‏,‏ ‏احتراق,‏ ‏نيروگاه‏.

‏

‏مقدمه

‏مشعل وسيله اي است كه براي سوزاندن سوخت با يك اكسيد كننده از آن استفاده مي شود و انرژي شيميايي موجود در س‏وخت را به انرژي حرارتي تبديل مي ‏كند.

‏يك سيستم احتراق معين ممكن است يك ي‏ا چندين مشعل داشته باشد كه اين وا‏بسته به سايز و نوع كاربرد خواهد بود. براي مثال در يك كورة چرخشي، يك مشعل در مركز ديوار در انتهاي يك كورة استوانه اي قرار گرفته است. همانطور كه در شكل 1ديده مي شود.

‏شکل1‏- مشعل در کوره چرخشی

‏گرما از مشعل در همة جهت ها متصاعد شده و به طور موثري توسط بار جذب مي شود.‏ ‏به هر حال هندسة استوانه اي بعضي محدوديت ها در باب اندازه و نوع بار دارد كه استفاده آن به برخي كاربردها مانند: توليد كلينكر سيمان1‏.cement clinker

‏, ‏بازيافت و ذوب مجدد آلومينيوم هاي قراضه محدود مي شود[1]‏.

‏در بيشتر سيستم هاي احتراقي رايج از چند مشعل در يك هندسة مستطيلي استفاده مي شود.‏ همان طور كه در شكل 2ديده مي شود.

‏شکل2‏- اس‏تفاده از چند مشعل در هندسه مستطي‏لی

‏آناليز اين سيستم ها اولاً به علت تعدد منبع هاي گ‏رما,‏ ثانياً به علت اث‏ر متقابل شعله ها و محصولات ‏به هم پيوسته حاصل از احتراق‏, عموماً مشكل ‏تر است.‏ ‏فاكتورهاي زيادي وجود دارد كه منجر به طراحي يك مشعل مي شود.‏ در اين قسمت توجه ما به‏ ‏فاكتورهاي مهمي كه در توليد مشعل‏هاي خاص‏, همچون مشعل های نيروگاهی به كار مي رود جلب‏ ‏مي ‏شود. اين ‏فاكتورها مواردي چون نشر آلاينده ‏ها و انتقال گرما را تحت تأثير قرار مي دهند.‏ ‏تغييرات زيا‏دي در طرح هاي اوليه و سنتي مشعل‏ها انجام شده است و اين تغييرات به علت كاهش آلاينده ها بوده است. محدودة سوخت غني يا سوخت غليظ تشكيل ‏ كمتري نسبت به محدودة استو‏كيومتريك خواهد داشت. انتشار‏ تحت تأثير دماي محصولات خروجي است زيرا

‏9

‏ حرارتي وابسته به دماي گاز خواهد بود.‏ ‏به هر حال كاهش كمي در حداكثر دماي شعله مي تواند انتشار ‏ را كاهش دهد.[2]

‏فاكتورهاي طراحي مشعل

‏اين فاکتورها شامل سوخت, اکسيدکننده ها و گردش مجدد گازها خواهند بود.‏

‏سوخت

‏به فاكتورهاي بسياري بستگي دارد. مكان هاي جغرافيايي خاص براي انتخاب سوخت تأثير به سزايي دارد.‏ ‏در ايالات متحده آمريكا در كاربردهاي گرمايي صنعتي عموماً از سوختهاي گازي، خصوصاً گاز طبيعي1‏.natural gas

‏ استفاده‏ ‏ مي شود.‏ ‏عموماً در اروپا‏ ‏از‏ گاز طبيعي به همراه نفت سوختي سبك استفاده مي شود. در آسيا و آمريكاي جنوبي اگر چه سوخت هاي گازي در حال افزايش استفاده است اما عموماً از سوختهاي نفتي سنگين استفاده مي شود.

‏انتخاب سوخت خيلي مهم است و گرماي متصاعد شده از ‏شعله را تحت تأثير قرار مي دهد. ‏به عنوان مثال هيدروژن هيچ كربني‏ را در دسترس ندارد كه توليد دوده2‏.soot‏

‏كند.‏ ‏همچنين نسبت سوخت و هوا در توليد ذرات دوده تأثير داشته به طوري كه مخلوط سوخت غليظ توليد دودة بيشتري خواهد نمود.

‏بنابراين سوخت تأثير به سزايي در مكانيزم هاي انتقال ‏گرما بين شعله و بار خواهد داشت.‏ ‏در بسياري موارد طراحي مشعل براساس انتخاب سوخت براي آنها انجام مي شود.‏ ‏سوخت تأثير زيادي در انتشار آلاينده ها دارد.

‏به عنوان مثال گازوئيل شامل مقدار كمي گوگرد يا فاقد گوگرد مي باشد بنابراين انتشار ‏ در آن معمولاً كم است. نفت سنگين انتشار‏ زيادي دارد كه احتياج به كنترل شدن دارد[1]‏.

‏در بعضي موارد مشعل ممكن است بيشتر از يك نوع سوخت داشته باشد.

‏اين مشعل ها در جايي استفاده مي شوند كه به دلايل اقتصادي بعضي اوقات احتياج است كه به جاي سوخت هاي گازي از سوخت هاي مايع استفاده شود و بلعكس[2]‏.

‏اكسيد كننده

‏عمده ترين اكسيد كننده اي كه در ‏پروسه هاي توليد گرما به صورت صنعتي استفاده مي شود هواي اتمسفر است.‏ ‏براي احتراق استوكيومتريك متان با هوا واكنش به‏ ‏صورت زير انجام مي‏ ‏شود.

‏

‏(1)‏ ‏

‏با توجه به مناطق جغرافيايي مختلف طبيعتاً مقدار رطوبت موجود در هوا و... متفاومت خواهد بود و اين مطلب طراحي مشعل را تحت تأثير قرار مي دهد.

‏گردش مجدد گازها

‏يك سيستم رايج در طراحي سيستم هاي احتراق طراحي مشعلي است كه گازهاي خروجي كوره را وادار كرده كه به داخل مشعل بروند و ‏بدين صورت شعله را رقيق مي كنند.‏ ‏اين سيستم بازگشت گازهاي خروجي3‏.Furnace gas recircalation

‏ (FUGR)‏ ناميده مي شود.‏ ‏اگر چه كه گازهاي خروجي از كوره داغ هستند اما سردتر از دماي خود شعله هستند‏.‏ اين رقيق سازي به چندين هدف انجام مي شود.

‏اول اين كه مقدار ‏ را به علت كاهش حداكثر دماي شعله كم خواهد كرد. همانطور كه در ‏شكل3 مشاهده مي كنيد فنهايي ‏نياز است كه گازهاي محصولات را به محدودة شعله برگرداند.

‏شکل3‏- غ‏نی سازی مخلوط سوخت و هوا با اکسي‏ژن

‏دليل دوم استفاده از اين سيستم كه گرماي انتقالي از شعله را افزايش‏ ‏ مي دهد به علت ممنتوم و حجم گازهاي اضافه شده است.

‏يك مثال از مشعل‏هايي‏ ‏كه از اين نوع سيستم استفاده مي كنند مشعل هاي احياء كننده4‏.Regenerative burner

‏ ناميده مي شود[2]‏.

‏كلاس بندي عمومي مشعل‏ها

‏نوع مخلوط

‏يك روش رايج براي طبقه بندي مشعل‏ها اين است كه چطور سوخت و ا‏كسيد كننده با هم مخلوط شده اند.‏ ‏در مشعل‏هاي پيش آميخته سوخت واكسيد كننده كاملاً قبل‏ از احتراق با هم مخلوط مي شوند‏.‏ ‏مشعل‏هاي پيش آميخته اغلب توليد شعله هاي كوتاه تر با شدت نور بيشتري مي كن‏ند. مشعل‏هاي پيش آميخته مفيد خواهند بود زيرا كه در دماهاي بالا و‏ شعله ‏هاي كوتاهت‏ر ميزان گرما افزايش خواهد يافت.‏ ‏مشعل مرحله اي5‏.Staging burner

‏ نوع ديگري از اين نوع مشعل‏ها خواهد بود. هواي مرحله اي و سوخت مرحله اي باهم مخلوط خواهند شد.

‏4

 

 

---

 

تصاویری از چند صفحه نخست فایل :

 

توجه فرمایید بدلیل تهیه ی تصویر با نرم افزار های خارجی متن نمایش داده شده در تصاویر ممکن است دارای اشکالاتی در نمایش برخی حروف باشد که در فایل اصلی بدون مشکل است