البخار والمنظمة

الفوائد الموصوفة ليست محل اهتمام جميع مستخدمي البخار. يمكن تقسيم فوائد البخار، كحل للمشاكل، وفقًا لوجهات نظر مختلفة داخل المؤسسة. ويُنظر إليها بشكل مختلف بناءً على ما إذا كنت رئيس تنفيذي أو مديرًا أو على مستوى التشغيل.

الأسئلة التي يطرحها هؤلاء الأشخاص حول البخار مختلفة بشكل ملحوظ.

يهتم الرئيس التنفيذي بأعلى مستوى بحل أفضل لنقل الطاقة لتحقيق الأهداف الاستراتيجية والمالية للمؤسسة.

إذا قامت شركة بتركيب نظام بخار أو اختارت ترقية نظام موجود، فستكون هناك حاجة إلى استثمار رأسمالي كبير، والعلاقة مع النظام ومزود النظام ستكون طويلة ومعقدة.

يريد الرؤساء التنفيذيون والإدارة العليا إجابات على الأسئلة التالية:

س. ما نوع الاستثمار الرأسمالي الذي يمثله نظام البخار؟ يتطلب نظام البخار أنابيب ذات قطر صغير فقط لتلبية متطلبات حرارية عالية. لا يحتاج إلى مضخات مكلفة أو موازنة، ويحتاج فقط إلى صمامات ذات منفذين. هذا يعني أن النظام أبسط وأقل تكلفة من، على سبيل المثال، نظام مياه ساخنة عالية الحرارة. تؤدي كفاءة مصنع البخار العالية إلى أنه مدمج ويستخدم أقصى استفادة من المساحة، وهو أمر غالبًا ما يكون محدودًا داخل المصنع. علاوة على ذلك، ترقية نظام بخار موجود بأحدث الغلايات وعناصر التحكم تمثل عادة 50% من تكلفة إزالته واستبداله بنظام غاز محوري. س. كيف ستؤثر تكاليف التشغيل والصيانة لنظام البخار على التكاليف العامة؟ يتميز مصنع الغلايات المركزي بكفاءة عالية ويمكنه استخدام أسعار وقود منخفضة قابلة للانقطاع. يمكن حتى تزويد الغلاية بالوقود النفايات، أو أن تكون جزءًا من مصنع متقدم للطاقة المشتركة والحرارة. عادة ما يتمتع معدات البخار بحياة طويلة - أرقام ثلاثين عامًا أو أكثر من العمر التشغيلي المنخفض الصيانة شائعة جدًا. يمكن لأجهزة البخار الحديثة، من بيت الغلايات إلى مصنع استخدام البخار والعودة، أن تكون مؤتمتة بالكامل. وهذا يقلل بشكل كبير من تكلفة تشغيل المصنع. تضمن معدات المراقبة الطاقة المتطورة أن يظل المصنع موفرًا للطاقة ويتطلب تشغيلًا منخفضًا. جميع هذه العوامل مجتمعة تعني أن نظام البخار يتمتع بتكلفة عمر افتراضي منخفضة. س. إذا تم تركيب نظام بخار، كيف يمكن تحقيق أقصى استفادة منه؟ للبخار مجموعة متنوعة من الاستخدامات. يمكن استخدامه لتدفئة مساحات كبيرة، ولعمليات معقدة، ولأغراض التعقيم. باستخدام المستشفى كمثال، فإن البخار مثالي لأنه يمكن إنتاجه مركزيًا عند ضغط عالٍ، وتوزيعه على مسافات طويلة ثم خفض ضغطه عند نقطة الاستخدام.这意味着 غلاية واحدة عالية الضغط يمكن أن تلبي احتياجات جميع التطبيقات حول المستشفى، على سبيل المثال، تدفئة الأجنحة، وترطيب الهواء، وطهي الطعام بكميات كبيرة، وتعقيم المعدات. ليس من السهل تلبية كل هذه الاحتياجات بنظام مياه. س.ماذا لو تغيرت الاحتياجات في المستقبل؟ أنظمة البخار مرنة وسهلة الإضافة إليها. يمكن أن تنمو مع الشركة وتُعدّل لتلبية الأهداف التجارية المتغيرة. س. ماذا يقول استخدام البخار عن الشركة؟ استخدام البخار مسؤول بيئيًا. تستمر الشركات في اختيار البخار لأنه يُنتَج بكفاءة وقود عالية. أصبحت الضوابط البيئية أكثر صرامة، حتى أن المنظمات يجب أن تنظر في تكاليف وطرق التخلص من المصنع قبل تركيبه. تُنظر في كل هذه القضايا خلال تصميم وتصنيع أجهزة البخار.

سينظر المدير في البخار على أنه شيء سيوفر حلًا لمشكلة إدارية، وسيفيد العمل ويضيف قيمة إليه. مسؤولية المدير هي تنفيذ المبادرات التي أمر بها كبار المسؤولين. سيتساءل المدير “كيف سيتيح البخار التنفيذ الناجح لهذه المهمة؟”

يميل المديرون إلى أن يكونوا عمليين ومركزين على إنجاز مهمة ضمن الميزانية. سيختارون استخدام البخار إذا اعتقدوا أنه سيوفر أكبر قدر من العملية والجدوى، بتكلفة معقولة. هم أقل اهتمام بميكانيكا نظام البخار نفسه. المنظور المفيد سيكون أن المدير هو الشخص الذي يريد المنتج النهائي، دون أن يرغب بالضرورة في معرفة كيفية تجميع الآلات التي تنتجه.

يحتاج المديرون إلى إجابات على الأسئلة التالية:

س. هل سيكون البخار مناسبًا للعملية؟ يخدم البخار العديد من التطبيقات والاستخدامات. لديه محتوى حراري عالٍ ويُطلق حرارته عند درجة حرارة ثابتة. لا يُنشئ تدرج حراري على طول سطح انتقال الحرارة، على عكس المياه والزيوت الحرارية، مما يعني أنه قد يوفر جودة منتج أكثر اتساقًا. وبما أن البخار سائل نقي، يمكن حقنه مباشرة في المنتج أو جعله يحيط بالمنتج المُسخَّن. الطاقة المُعطاة للعملية سهلة التحكم باستخدام صمامات ذات منفذين، بسبب العلاقة المباشرة بين درجة الحرارة والضغط. س. إذا تم تركيب نظام بخار، كيف يمكن تحقيق أقصى استفادة منه؟ للبخار مجموعة واسعة متنوعة من الاستخدامات. يمكن استخدامه لتدفئة المساحات الكبيرة، ولعمليات تصنيع معقدة عديدة.

على مستوى التشغيل، يمكن إعادة المكثف الناتج عن عملية التصنيع إلى خزان تغذية الغلاية. يمكن أن يقلل هذا بشكل كبير من تكاليف وقود الغلاية ومعالجة المياه، لأن المياه معالجة بالفعل ودرجة حرارتها عالية. يمكن أيضًا إنتاج بخار منخفض الضغط من المكثف في وعاء وميض، واستخدامه في تطبيقات منخفضة الضغط مثل التدفئة المكانية. س. كم تكلفة إنتاج البخار؟ المياه وفيرة ورخيصة، وغلايات البخار عالية الكفاءة لأنها تستخلص نسبة كبيرة من الطاقة الموجودة في الوقود. كما ذُكر سابقًا، يمكن لمصنع الغلايات المركزي الاستفادة من أسعار وقود منخفضة قابلة للانقطاع، وهو أمر غير ممكن للأنظمة الغازية اللامركزية التي تستخدم إمدادًا مستمرًا من الوقود الممتاز.

يمكن استرداد البخار الوميضي والمكثف وإعادته إلى الغلاية أو استخدامه في تطبيقات منخفضة الضغط مع خسائر طفيفة.

استخدام البخار سهل المراقبة باستخدام مقياسات تدفق البخار ومنتجات متوافقة مع SCADA. للحصول على أرقام حقيقية، راجع “تكلفة إنتاج البخار”، لاحقًا في هذه الوحدة. من حيث تكاليف رأس المال والتشغيل، رأينا عند الإجابة على مخاوف الرئيس التنفيذي أن مصنع البخار يمكن أن يمثل قيمة مقابل المال في كلا المجالين. س. هل توجد مساحة تركيب كافية؟ معدلات انتقال الحرارة العالية التي يتمتع بها البخار تعني أن المصنع أصغر وأكثر إحكامًا من مصنع المياه أو الزيوت الحرارية. حزمة مبادل حراري بخار إلى مياه ساخنة حديثة نموذجية بقدرة 1200 كيلووات تشغل مساحة أرضية تبلغ 0.7 متر مربع فقط. قارن هذا بسخان مياه ساخنة قد يشغل جزءًا كبيرًا من غرفة المصنع. س. دون الرغبة في التفكير كثيرًا في هذا الجزء من العملية، هل يمكن توفير حل شامل؟ يمكن توفير مصنع البخار على شكل حزم مدمجة جاهزة للتركيب تُثبَّت وتُشغَّل وتكون جاهزة للعمل في فترة زمنية قصيرة جدًا. توفر سنوات كثيرة من التشغيل الخالي من المشاكل ولديها تكلفة عمر افتراضي منخفضة.

على مستوى التشغيل، يمكن أن تتأثر الكفاءة اليومية وحياة العمل بشكل مباشر بمصنع البخار وطريقة تشغيله. يريد هؤلاء الأفراد معرفة أن المصنع سيعمل، ومدى جودة عمله، والتأثير الذي سيحدث على وقتهم ومواردهم.

يحتاج الفنيون/المشغلون إلى إجابات على الأسئلة التالية:

س. هل سيتعطل؟ يجب ألا يكون لمصنع البخار المصمم جيدًا والمحافظ عليه سبب للتعطل. ميكانيكيات النظام سهلة الفهم ومصممة لتقليل الصيانة. ليس من غير المعتاد أن تستمتع عناصر مصنع البخار بعمر تشغيلي خالٍ من المشاكل لمدة 30 أو 40 عامًا. س. عندما تكون الصيانة مطلوبة، ما مدى سهولتها؟ مصمم مصنع البخار الحديث لتسهيل الصيانة السريعة والسهلة مع أقل وقت توقف. التصميم الحديث للمكونات ميزة في هذا الجانب. على سبيل المثال، يمكن استبدال مصائد البخار ذات الموصل الدوار بإزالة برغيين وتدوير وحدة مصيدة جديدة في مكانها. تتضمن مجمعات البخار والمكثف المطروقة الحديثة صمامات مكبسية يمكن صيانتها على الخط بأداة يدوية بسيطة. أنظمة المراقبة المتطورة تستهدف المكونات التي تحتاج حقًا إلى الصيانة، بدلاً من السماح بإجراء الصيانة الوقائية بشكل غير ضروري على عناصر المصنع العاملة.

يمكن ببساطة رفع مكونات الصمام الداخلي وتغييرها على الخط، ويمكن عكس محركات التشغيل في الموقع. يمكن صيانة المضخات الميكانيكية ببساطة عن طريق إزالة غطاء، مع تثبيت جميع المكونات الداخلية عليه. تسمح مواسير الاتصال العالمية باستبدال مصائد البخار في دقائق. نقطة مهمة يجب ملاحظتها هي أنه عند الحاجة إلى صيانة النظام، فإن نظام البخار سهل العزل وسيتصريف بسرعة، مما يعني أنه يمكن تنفيذ الإصلاحات بسرعة. أي تسريبات طفيفة تحدث غير سامة. هذا ليس الحال دائمًا مع الأنظمة السائلة، التي تكون أبطأ وأكثر تكلفة في التصريف، وقد تتضمن سوائل حرارية سامة أو يصعب التعامل معها.

س. هل سيعتني بنفسه؟

جدول 1.2.1 مستخدمو البخار

مستخدمون ثقيلون	مستخدمون متوسطون	مستخدمون خفيفون
الأغذية والمشروبات الأدوية تكرير النفط المواد الكيميائية البلاستيك الورق واللب تكرير السكر المعادن معالجة المعادن المطاط والإطارات بناء السفن توليد الطاقة	التدفئة والتهوية الطبخ التصليب التبريد التخمير المعالجة التنظيف الصهر الخبز التجفيف	الإلكترونيات البستنة التكييف الترطيب

استخدامات مثيرة للاهتمام للبخار:

• تغليف اللحوم بالانكماش الحراري.
• خفض أغطية زجاجات الطعام.
• تفجير الذرة لصنع رقائق الذرة.
• صبغ كرات التنس.
• إصلاح الأنابيب تحت الأرض (يُستخدم البخار لتوسيع وإحكام رغوة تم ضخها في الأنبوب. هذا يُشكل بطانة جديدة للأنبوب ويُختم أي شقوق).
• إبقاء الشوكولاتة طرية بحيث يمكن ضخها وتشكيلها.
• جعل زجاجات المشروبات تبدو جذابة ولكن آمنة، على سبيل المثال مضادة للعبث، عن طريق انكماش حراري لغلاف فيلمي.
• تجفيف الغراء (تسخين كل من الغراء والمواد للتجفيف على بكرة).
• تصنيع الواقي الذكري.
• تصنيع أغلفة الفقاعات.
• تقشير البطاطس بالطن (يُحقن بخار عالي الضغط في وعاء مليء بالبطاطس. ثم يُخفف الضغط بسرعة، مما يسحب القشور).
• تسخين أحمام السباحة.
• صنع قهوة سريعة التحضير أو الحليب أو مسحوق الكاكاو.
• تشكيل الإطارات.
• كي الملابس.
• صنع السجاد.
• تجعيد الورق المقوى.
• ضمان طلاء عالي الجودة للسيارات.
• غسل زجاجات الحليب.
• غسل برميل البيرة.
• تجفيف الورق.
• ضمان تعقيم الأدوية والمعدات الطبية.
• طهي رقائق البطاطس.
• تعليم الكراسي المتحركة.
• طهي قطع الطعام، على سبيل المثال المأكولات البحرية، بالتساوي في سلة باستخدام بخار محقن للحرارة والرطوبة والتضاعف في نفس الوقت.
• طهي قدر كبيرة من الطعام بالحقن المباشر أو التسخين بالغلاف. …والمئات غيرها.

في صناعة اليوم، تكلفة توفير الطاقة محل اهتمام كبير. يُظهر الجدول 1.2.2 أسعار الوقود الصناعية الأولية لبريطانيا العظمى، المُستخلصة من موجز إحصائيات الطاقة في المملكة المتحدة مؤخرًا. جدول 1.2.2 أسعار الوقود في بريطانيا العظمى (باستثناء ضريبة تغير المناخ)

تكلفة إنتاج البخار بناءً على التكاليف أعلاه

جميع الأرقام تستثني ضريبة تغير المناخ التي دخلت حيز التنفيذ في أبريل 2001. تكلفة إنتاج 1000 كجم من البخار باستخدام أنواع الوقود المدرجة وأرقام متوسط تكلفة الوقود موضحة في الجدول 1.2.3. جدول 1.2.3 تكاليف البخار في بريطانيا العظمى - 2009

تعمل غلاية البخار الحديثة عمومًا بكفاءة تتراوح بين 80 و85%. ستُتكبَّد بعض خسائر التوزيع في الأنابيب بين الغلاية ومعدات مصنع العملية، ولكن لنظام معزول وفقًا للمعايير الحالية، يجب ألا تتجاوز هذه الخسارة 5% من إجمالي المحتوى الحراري للبخار. يمكن استرداد الحرارة من ماء التفريغ، ويمكن استخدام البخار الوميضي لتطبيقات منخفضة الضغط، ويُعاد المكثف إلى خزان تغذية الغلاية. إذا تم تركيب موفر اقتصادي في مدخنة الغلاية، فستكون الكفاءة الإجمالية لمصنع البخار المركزي حوالي 87%. هذا أقل من كفاءة 100% المتحققة مع نظام التدفئة الكهربائية عند نقطة الاستخدام، لكن يجب مقارنة تكاليف التشغيل النموذجية للنظامين. من الواضح أن الخيار الأرخص هو مصنع الغلايات المركزي، الذي يمكنه استخدام تعريفة غاز منخفضة وقابلة للانقطاع بدلاً من تعريفة الغاز أو الكهرباء الكاملة، الضرورية لنظام التدفئة عند نقطة الاستخدام. الكفاءة الإجمالية لتوليد الكهرباء في محطة الطاقة حوالي 30 إلى 35%، وهذا ينعكس في رسوم الوحدة. المكونات داخل مصنع البخار عالية الكفاءة أيضًا. على سبيل المثال، مصائد البخار تسمح فقط للمكثف بالتصريف من المصنع، مع الاحتفاظ بالبخار الثمين للعملية. يمكن استخدام البخار الوميضي من المكثف للعمليات المنخفضة الضغط بمساعدة وعاء وميض. تقدم الصفحات التالية بعض الأمثلة الواقعية لحالات كان فيها مستخدم البخار قد نُصح بشكل ضعيف في البداية و/أو كان لديه وصول فقط إلى معلومات منخفضة الجودة أو غير مكتملة حول مصنع البخار. في كلا الحالتين، اقتربوا من اتخاذ قرارات كانت ستكون مكلفة وبالتأكيد ليست في أفضل مصالح مؤسستهم. تغيُّرت بعض تفاصيل التعريف.

دراسة حالة: مستشفى في غرب إنجلترا يفكر في استبدال نظام البخار

في أحد المواقف الواقعية في منتصف التسعينيات، فكر مستشفى في غرب إنجلترا في استبدال نظام البخار القديم بنظام مياه ساخنة عالية الحرارة، باستخدام غلايات غازية إضافية للتعامل مع بعض الأحمال. على الرغم من أن أنظمة البخار الحديثة بالغة الحداثة والكفاءة في تصميمها، إلا أن الأنظمة القديمة المهملة تُقابل أحيانًا وهذا المستخدم كان بحاجة إلى اتخاذ قرار إما بالتحديث أو استبدال النظام. خصصت الميزانية المالية للمشروع 2.57 مليون جنيه إسترليني على مدى ثلاث سنوات، تشمل الرسوم المهنية بالإضافة إلى ضريبة القيمة المضافة. أُظهر، بالتشاور مع المستشفى، أن 1.2 مليون جنيه إسترليني فقط مُنفقة على مدى عشر سنوات ستوفّر تجديد غلايات البخار والأنابيب وعدد كبير من السخانات. كان واضحًا أيضًا أن تجديد نظام البخار سيتطلب مدخلات مهنية أقل بكثير. في الواقع، كان الانتقال إلى مياه ساخنة عالية الحرارة (HTHW) سيكلف أكثر من 1.2 مليون جنيه إسترليني إضافية مقارنة بتجديد نظام البخار. الأسباب التي أوردها المستشفى أولًا لاستبدال نظام البخار كانت:

• مع نظام HTHW، كان يُعتقد أن تكاليف الصيانة والتشغيل ستكون أقل.

• مصنع البخار الحالي والغلايات والأنابيب تحتاج إلى الاستبدال على أي حال. تُقلّت تكاليف صيانة نظام البخار أنها تشمل تأمين السخانات، وصيانة مصائد البخار، وصمامات الخفض، ومعالجة المياه، وكذلك استبدال أنابيب المكثف. تُقلّت تكاليف التشغيل أنها تشمل معالجة المياه، ومياه التعويض، وتشغيل بيت الغلايات، وفقدان الحرارة من السخانات، وتفريغ الغلاية والمصائد. تكاليف التشغيل السنوية التقريبية التي كان المستشفى يستخدمها لـ HTHW مقابل البخار، موضحة في الجدول 1.2.4.

جدول 1.2.4 تكاليف التشغيل

تم تقديم مطالبات إضافية لصالح غلايات الغاز الفردية على النحو التالي: - لا خسائر في الأنابيب الرئيسية.

• غلايات استبدال أصغر.

• لا حاجة لوقود احتياطي. جعلت التكاليف المذكورة أعلاه نظام HTHW يبدو الخيار الأكثر تفضيلًا من حيث تكاليف التشغيل. سيكلف نظام HTHW الجديد 1,953,000 جنيه إسترليني بالإضافة إلى 274,600 جنيه إسترليني سنويًا في تكاليف التشغيل والصيانة. هذا يعني فعليًا إيقاف تشغيل مصنع واستبداله بتكلفة تزيد عن 2 مليون جنيه إسترليني، لتوفير ما يزيد قليلاً عن 130,000 جنيه إسترليني سنويًا. كان يجب أخذ العوامل التالية بعين الاعتبار:

• وفورات الـ 130,000 جنيه إسترليني باستخدام HTHW مُشتقة من 406,400 - 274,600. يمكن تقليل تكلفة وقود البخار إلى نفس مستوى HTHW باستخدام إرجاع المكثف واسترداد البخار الوميضي. سيقلل هذا الإجمالي بمقدار 65,000 إلى 341,400 جنيه إسترليني.

• أكبر وفورات تم المطالبة بها كانت بسبب إلغاء الغلايات المشغولة بعمال. ومع ذلك، فإن بيوت الغلايات الحديثة مؤتمتة بالكامل ولا يوجد حاجة لتشغيل بشري.

• تخفيض تكاليف الصيانة بمقدار 37,000 جنيه إسترليني بدا متفائلًا للغاية بالنظر إلى أن حل HTHW يشمل تقديم 16 غلاية غازية جديدة، وأربعة مولّدات بخار جديدة، وتسعة مُرطبات جديدة. هذا كان سيجلب متطلبات صيانة كبيرة.

• مولدات البخار والمُرطبات لم تكن لديها تكاليف وقود ومعالجة مياه غير محسوبة. كان الوقود سيُزود بسعر ممتاز لإثبات عدم الحاجة إلى وقود احتياطي. على النقيض من ذلك، يمكن لغلايات البخار المركزي الاستفادة من بدائل منخفضة التكلفة بتعريفة قابلة للانقطاع.

• كانت وفورات خسائر الحرارة الرئيسية المنخفضة (التي أُزيلت من الغلايات الغازية الخالية من الأنابيب) طفيفة مقابل إجمالي التكاليف involved، وفي الواقع تم تعويضها بالحاجة إلى وقود بتعريفة ممتازة.

• حقيقة قُدمت لصالح استبدال نظام البخار هي التكلفة العالية لاستبدال أنابيب المكثف. هذه العبارة تخبرنا أن التآكل كان يحدث، والسبب الأكثر شيوعًا هو الغازات المذابة، التي يمكن إزالتها ميكانيكيًا أو بالمعالجة الكيميائية. إزالة النظام بسبب هذا مثل استبدال سيارة لأن أطباق الرماد ممتلئة!

• عيب قُدم لأنظمة البخار هو الحاجة إلى فحص تأميني للسخانات بخار/مياه. ومع ذلك، فإن سخانات HTHW تتطلب فحصًا أيضًا!

• عيب آخر قُدم هو الحاجة إلى صيانة صمامات خفض ضغط البخار. لكن أنظمة المياه تحتوي على صمامات ثلاثية المنافذ ذات متطلبات صيانة كبيرة.

• تُقلّت تكلفة مياه التعويض ومعالجة المياه لأنظمة البخار. ومع ذلك، عندما يتطلب نظام البخار صيانة، يمكن عزل الجزء المعني بسهولة وتصريفه بسرعة مع خسائر قليلة (وهذا يقلل وقت التوقف). على النقيض من ذلك، يتطلب نظام المياه تبريد أقسام كاملة ثم تصريفها. ثم يجب إعادة ملئها وتنقية الهواء بعد الصيانة. تتطلب أنظمة HTHW أيضًا معالجة كيميائية، تمامًا مثل أنظمة البخار. بعد عرض هذه التفسيرات، أدرك المستشفى أن الكثير من الأدلة التي كانوا يتخذون قراراتهم بناءً عليها كانت متحيزة وغير مكتملة. أعاد فريق هندسة المستشفى تقييم الحالة، وقرر الاحتفاظ بمصنع البخار وتحديثه بعناصر تحكم ومعدات حديثة، مما وفّر مبلغًا كبيرًا من المال.

التدفئة بالتعقب عنصر حيوي في التشغيل الموثوق للأنابيب وأوعية التخزين/العملية، عبر مجموعة واسعة من الصناعات.

أنبوب تعقب البخار هو أنبوب بخار صغير يسير على طول السطح الخارجي لأنبوب عملية (عادةً) أكبر. غالبًا ما تُستخدم معجون ناقل للحرارة بين أنبوب التعقب وأنبوب العملية. ثم يُعزل الأنبوبان معًا. الحرارة المقدمة من أنبوب التعقب (بالإشعاع) تمنع محتويات أنبوب العملية الأكبر من التجمد (حماية من الصقيع لخطوط المياه) أو تحافظ على درجة حرارة سائل العملية بحيث يبقى سهل الضخ. يُوجد التعقب عادةً في صناعات النفط والبتروكيماويات، وكذلك في قطاعات الأغذية والأدوية، للزيوت والدهون والجلوكوز. العديد من هذه السوائل يمكن ضخها فقط عند درجات حرارة أعلى بكثير من درجة حرارة الغرفة. في المعالجة الكيميائية، يمكن نقل مجموعة من المنتجات من حمض الخليت إلى الأسفلت والكبريت ومركبات الزنك عبر الأنابيب فقط إذا حُفظت عند درجة حرارة مناسبة. لخطوط الأنابيب الطويلة الموجودة في الكثير من صناعات العمليات، يظل تعقب البخار الخيار الأكثر شعبية. للخطوط القصيرة جدًا أو حيث لا يوجد إمداد بخار، غالبًا ما يُختار التعقب الكهربائي، على الرغم من أن الماء الساخن يُستخدم أيضًا لمتطلبات درجة الحرارة المنخفضة. تُلخص فوائد البخار والكهرباء النسبية في الجدول 1.2.5.

جدول 1.2.5 المزايا النسبية للتدفئة بالتعقب بالبخار والكهرباء

	تعقب البخار الحراري	تعقب الكهربائي الحراري
المتانة - القدرة على抵抗 الظروف الجوية القاسية والإساءة المادية	جيد	ضعيف
المرونة - القدرة على تلبية متطلبات منتجات مختلفة	ممتاز	ضعيف
الأمان - الملاءمة للاستخدام في المناطق الخطرة	ممتاز	لا يمكن استخدامه في جميع المناطق
تكاليف الطاقة لكل جيجا جول	من 0 إلى £7.70	£22.00
عمر النظام	طويل	محدود
الموثوقية	عالية	عالية
سهولة توسيع النظام	سهل	صعب
التحكم في درجة الحرارة - دقة الحفاظ على درجة الحرارة	جيد جدًا/عالي	ممتاز
الملاءمة للمصانع الكبيرة	ممتاز	متوسط
الملاءمة للمصانع الصغيرة	متوسط	جيد
سهولة تركيب أنبوب التعقب	متوسط	يتطلب مهارات متخصصة
تكلفة الصيانة	منخفضة	متوسطة
الحاجة إلى فنيين صيانة متخصصين	لا	نعم
التوفر كمشروع مفتاح باليد	نعم	نعم

دراسة حالة: مصفاة نفط بريطانية تستخدم تعقب البخار لخط أنابيب طوله 4 كيلومتر

في عام 1998، تم تركيب نظام تعقب بخاري في واحدة من أكبر مصافي النفط في المملكة المتحدة. الخلفية الشركة النفطية المعنية تعمل في تصدير نوع من منتجات الشمع. الشمع له استخدامات عديدة، مثل العزل في الكابلات الكهربائية، وكراتين في الورق المموج، وكمادة طلاء لحماية الفاكهة الطازجة. الشمع له خصائص مماثلة لشمع الشموع. لتمكين نقله على أي مسافة على شكل سائل، يجب الحفاظ عليه عند درجة حرارة معينة. لذلك احتاجت المصفاة إلى خط أنابيب مع تعقب حرج. تطلّب المشروع تركيب خط أنابيب منتج بقطر 200 مم، يمتد من خزانات إلى مرفق بحري في عرض البحر - خط أنابيب بطول 4 كيلومتر تقريبًا. بدأ المشروع في أبريل 1997، واكتمل التركيب في أغسطس 1998، وحدث أول تصدير ناجح للشمع بعد شهر. على الرغم من أن فريق إدارة المصفاة كان ملتزمًا أصلاً بحل التعقب الكهربائي، فقد أُقنعوا بالنظر في مقايمات التصميم المقارنة والتكاليف لكل من خيارات التعقب الكهربائي والبخاري. تطبيق الشمع المعلمة الرئيسية لهذا التطبيق التعقب الحرج هي توفير تحكم محكم في درجة حرارة المنتج عند 80 درجة مئوية، مع القدرة على رفع درجة الحرارة إلى 90 درجة مئوية لحالات بدء التشغيل أو إعادة التدفق. تشمل العوامل الحرجة الأخرى حقيقة أن المنتج سيتصلب عند درجات حرارة أقل من 60 درجة مئوية، ويفسد إذا تعرض لدرجات حرارة أعلى من 120 درجة مئوية. كان البخار متاحًا في الموقع عند 9 بار مان relative و180 درجة مئوية، مما يُشكل فورًا مشاكل درجات حرارة سطح مفرطة إذا استُخدم أنبوب تعقب فولاذ كربوني تقليدي من الجدول 80. كان المقاول قد اقترح هذا كحل تعقب بخاري تقليدي للشركة النفطية. إجمالي طول أنبوب التعقب المطلوب كان 11.5 كيلومتر، مما يعني أن تركيب أنابيب الفولاذ الكربوني سيكون مكثف العمالة جدًا ومكلفًا وغير عملي. مع جميع الوصلات involved لم يكن خيارًا جذابًا. ومع ذلك، فإن أنظمة تعقب البخار اليوم متطورة تقنيًا. استطاعت Spirax Sarco وشريكتها في المشروع، وهي شركة تعقب متخصصة، اقتراح مسارين متوازيين من أنابيب تعقب نحاسية معزولة، مما وضع فعليًا طبقة عزل بين أنبوب المنتج وتعقب البخار. هذا مكّن من استخدام إمداد بخار عند 9 بار مان relative، دون احتمال وجود نقاط ساخنة يمكن أن تتجاوز الحد الحرج 120 درجة مئوية للمنتج. ميزة التركيب كانت أن أنابيب تعقب البخار المطاوعة المستخدمة كانت متاحة بأطوال متصلة، وأن الخطط المقدمة لمسارات 50 متر سيكون لها عدد محدود من الوصلات، مما يقلل احتمال التسريبات المستقبلية من الموصلات. هذا وفّر حلًا موثوقًا ومنخفض الصيانة. بعد حسابات تدقيق الطاقة الشاملة، وإنتاج رسومات تركيب تخطيطية لأغراض التسعير، مع بعض الهندسة الدقيقة، كان الاقتراح هو استخدام نظام التوزيع الحالي 9 بار مان relative مع أنابيب فولاذ كربوني 15 مم لتغذية نظام التعقب، مع مصائد حرارية وعناصر تحكم في درجة الحرارة. استُخدمت أنابيب مكثف من الفولاذ الكربوني مع مصائد تعقب خفيفة الوزن التي قللت الحاجة إلى دعامة ملحومة ضخمة. مسارات التعقب النموذجية كانت 50 متر من أنابيب تعقب نحاسية معزولة مزدوجة، مثبتة في موضعي الساعة 4 و8 حول أنبوب المنتج، مثبتة بشرائط فولاذ مقاوم للصدأ بفواصل 300 مم. تكاليف المواد والتركيب للتدفئة بالتعقب البخاري كانت أقل بنسبة 30% تقريبًا من خيار التعقب الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، تكاليف التشغيل المستمرة لنظام البخار ستكون بسيطة مقارنة بالخيار الكهربائي. قبل أن تلتزم إدارة الشركة النفطية بنظام تعقب بخاري، لم تتطلب فقط ضمان منتج ممتد وضمان أداء مصنع، لكنها أصرت أيضًا على بناء جهاز اختبار لإثبات ملاءمة وحدة تحكم ذاتية التحكم لتطبيق شاق كهذا. استطاعت Spirax Sarco تأكيدهم على ملاءمة التصميم بالإشارة إلى تركيب موجود في مكان آخر من مصنعهم، حيث كانت عشر وحدات تحكم ذاتية التحكم مثبتة بالتعمل بنجاح على تعقب أنابيب نقل المضخات. ثم اقتعنت الشركة النفطية بفوائد تعقب البخار لخط منتج الشمع وذهبت لتركيب نظام تعقب بخاري. أُجريت مسوحات معمقة إضافية لمسار خط الأنابيب 4 كيلومتر لإنتاج رسومات تركيب كاملة. كما وُفرت تدريب في الموقع للموظفين على الممارسات الصحيحة وإجراءات التركيب. بعد التركيب تأكّد تصميم الحمل الحراري وحُفظ المنتج عند درجة الحرارة المطلوبة 80 درجة مئوية. أعجب مسؤولو الشركة النفطية بنجاح المشروع واختاروا تركيب تعقب بخاري لخط منتج شمع آخر بطول 300 متر بدلاً من التعقب الكهربائي، على الرغم من أنهم كانوا مقتنعين في البداية أن التعقب الكهربائي هو الحل الوحيد للتطبيقات الحرجة.