بخاری آب تغذیه برای افزایش کارایی ژنراتور برق با پیش گرم کردن آب تغذیه

در هر سیستم تولید برق مبتنی بر بخار{0}}بخار، بازده بستگی به میزان استفاده و استفاده مجدد از گرما در طول چرخه دارد. یکی از کاربردی‌ترین راه‌ها برای بهبود این راندمان، نصب بخاری آب تغذیه است. اگرچه همیشه قابل مشاهده ترین قطعه تجهیزات در یک نیروگاه نیست، اما نقش مهمی در کاهش مصرف سوخت، بهبود عملکرد توربین و پشتیبانی از عملکرد طولانی مدت پایدار دارد.

بخاری آب تغذیه یک مبدل حرارتی است که برای افزایش دمای آب تغذیه دیگ قبل از ورود به دیگ بخار یا مولد بخار استفاده می شود. این سیستم به جای ارسال مستقیم آب نسبتاً سرد به داخل دیگ بخار، از بخار استخراج شده از توربین برای گرم کردن آن آب استفاده می کند. این ایده ساده یک مزیت ترمودینامیکی عمده دارد. از آنجایی که آب تغذیه از قبل با دمای بالاتری وارد دیگ بخار می شود، دیگ برای تبدیل آن به بخار به گرمای ورودی کمتری نیاز دارد. نتیجه یک چرخه رانکین کارآمدتر و عملکرد کلی نیروگاه بهتر است.

از نظر عملی، گرمایش آب تغذیه نوعی بازیابی انرژی است. بخاری که قبلاً بخشی از کار خود را در توربین انجام داده است هنوز حاوی انرژی حرارتی ارزشمندی است. به جای هدر دادن این انرژی، گیاه بخشی از آن را به سمت گرم کردن آب ورودی هدایت می کند. این کار شوک حرارتی روی دیگ را کاهش می‌دهد، میزان سوخت مورد نیاز را کاهش می‌دهد و به سیستم کمک می‌کند تا تحت شرایط بار متفاوت کار کند. برای ژنراتورهای برق که به طور مداوم کار می کنند، حتی افزایش اندک در راندمان چرخه می تواند به صرفه جویی قابل توجهی در مصرف سوخت در طول زمان تبدیل شود.

بخاری های آب تغذیه معمولاً به دو نوع اصلی تقسیم می شوند: گرم کن های آب تغذیه باز و بخاری های آب تغذیه بسته. در یک بخاری آب تغذیه باز، بخار استخراج شده مستقیماً با آب تغذیه مخلوط می شود. این طراحی تماس مستقیم، انتقال حرارت عالی را ارائه می‌کند و اغلب در جایی استفاده می‌شود که چیدمان فرآیند اجازه مخلوط کردن را می‌دهد. در یک بخاری آب تغذیه بسته، بخار استخراج شده و آب تغذیه توسط سطوح انتقال حرارت، معمولاً لوله، جدا می مانند. بخار از یک طرف متراکم می شود در حالی که آب تغذیه از طرف دیگر جریان می یابد. طرح های بسته به طور گسترده ای در نیروگاه های برق صنعتی و صنعتی استفاده می شود زیرا آنها کنترل بهتر سطوح فشار و جداسازی سیال را امکان پذیر می کنند.

در سیستم های توربین بخار بزرگتر، چندین گرمکن آب تغذیه ممکن است به صورت مرحله ای ترتیب داده شوند. بخاری‌های آب تغذیه کم-معمولاً بین کندانسور و هواگیر نصب می‌شوند، در حالی که{2}}گرمکن‌های آب تغذیه با فشار بالا بین پمپ تغذیه دیگ و اکونومایزر دیگ نصب می‌شوند. این آرایش مرحله ای به تدریج دمای آب تغذیه را افزایش می دهد و بازیابی بخار استخراج توربین را به حداکثر می رساند. هر چه کارخانه به طور مؤثرتری این فرآیند گرمایش احیا کننده را ادغام کند، بازده چرخه بهتر می شود.

مزیت راندمان بخاری آب تغذیه تنها در مورد صرفه جویی در گرما نیست. همچنین از سلامت کل سیستم تولید بخار پشتیبانی می کند. پیش گرم کردن آب تغذیه، اختلاف دمای بین آب تغذیه و سطوح فلزی دیگ را کاهش می دهد که به حداقل رساندن تنش حرارتی کمک می کند. تنش حرارتی کمتر به معنای فشار کمتر بر روی قطعات تحت فشار، مشکلات مربوط به انبساط{3}} کمتر، و بهبود عمر تجهیزات است. در محیط های پر تقاضا برای تولید برق، این می تواند به قابلیت اطمینان بهتر و کاهش نیازهای تعمیر و نگهداری کمک کند.

مزیت مهم دیگر بهبود عملکرد دیگ است. هنگامی که آب سردتر وارد دیگ بخار می شود، گرمای بیشتری باید در محدوده دمایی کمتری منتقل شود که می تواند بر راندمان احتراق و تعادل انتقال حرارت تأثیر بگذارد. با وارد کردن آب از قبل گرم شده، دیگ در شرایط مطلوب تری کار می کند. این می تواند پایداری احتراق را بهبود بخشد، تلفات پشته را کاهش دهد و به کارخانه کمک کند تا تولید بخار ثابت را حفظ کند. در سیستم هایی که هزینه سوخت و انتشار گازهای گلخانه ای به دقت نظارت می شود، این مزایا به ویژه ارزشمند هستند.

بخاری های آب تغذیه در طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله نیروگاه های حرارتی، نیروگاه های تولید همزمان، سیستم های بازیابی حرارت زباله، سیستم های بخار دریایی و تاسیسات توربین بخار صنعتی استفاده می شوند. چه ژنراتور توسط زغال سنگ، گاز طبیعی، زیست توده یا گرمای فرآیند بازیافتی هدایت شود، اصل یکسان است: بازیابی انرژی موجود و استفاده از آن برای کاهش کل گرمای ورودی مورد نیاز از دیگ بخار.

از نقطه نظر طراحی، بخاری های آب تغذیه باید با توجه به فشار کاری، دما، سرعت جریان، شرایط استخراج بخار، افت فشار مجاز و سازگاری مواد انتخاب شوند. در سیستم‌های فشار بالا، استحکام مکانیکی و عملکرد حرارتی هر دو بسیار مهم هستند. مواد لوله، طراحی پوسته، ترتیب تهویه، زهکشی میعانات، و میزان خوردگی همگی بر قابلیت اطمینان طولانی مدت تأثیر می‌گذارند. در بسیاری از پروژه‌ها، مهندسی سفارشی برای اطمینان از مطابقت بخاری با چرخه توربین خاص و چیدمان کارخانه ضروری است.

تعمیر و نگهداری نیز بخش کلیدی عملکرد است. با گذشت زمان، رسوب، خوردگی، نشت هوا، یا تخلیه ضعیف میعانات می تواند بازده انتقال حرارت را کاهش دهد. یک بخاری آب تغذیه با عملکرد ضعیف می تواند مصرف سوخت را بی سر و صدا افزایش دهد و مزایای مورد انتظار گرمایش احیا کننده را کاهش دهد. بازرسی منظم، تمیز کردن، و نظارت بر تفاوت دمای ترمینال، رویکرد خنک کننده تخلیه، و شرایط فشار برای کارآمد نگه داشتن دستگاه ضروری است.

برای اپراتورهای نیروگاه و پیمانکاران EPC، یک-گرمکن آب تغذیه که به خوبی طراحی شده است، بیشتر از یک مبدل حرارتی کمکی است. این یک جزء استراتژیک در تلاش برای بهبود نرخ گرما، کاهش هزینه های عملیاتی و افزایش کارایی کلی واحد تولید است. در بازاری که کارایی انرژی و قابلیت اطمینان عملیاتی بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد، پیش گرم کردن آب تغذیه یکی از هوشمندانه‌ترین راه‌ها برای به دست آوردن ارزش بیشتر از چرخه بخار است.

یک بخاری آب تغذیه ممکن است بی سر و صدا در پس زمینه کار کند، اما تاثیر آن بر راندمان ژنراتور قابل توجه است. با بازیابی انرژی حرارتی از بخار استخراج توربین و انتقال آن به آب تغذیه ورودی، به کارخانه کمک می کند سوخت کمتری مصرف کند، تنش حرارتی را کاهش دهد و با راندمان بیشتری کار کند. برای سیستم های تولید برق مدرن، این باعث می شود که بخاری آب تغذیه نه تنها مفید، بلکه ضروری باشد.