أنواع غلايات متنوعة ومُوفِّرات حرارة ومُسخِّنات زائدة

توضيح لأنواع الغلايات المتخصصة والميزات المتخصصة الأخرى.

مولِّدات البخار

في العديد من التطبيقات:

• كمية البخار المطلوبة صغيرة جدًا لتبرير غلاية غلاف، أي أقل من 1,000 كجم/ساعة.
• العملية الصغيرة التي تحتاج بخار تعمل في نوبة نهارية فقط، مما يعني أن المنشأة ستُشغَّل كل صباح وتُغلق كل مساء.
• التكلفة الرأسمالية لغلاية غلاف تقليدية ستؤثر سلبًا على الجدوى الاقتصادية للعملية.
• مستوى الخبرة في الموقع، بخصوص الغلايات، ليس عاليًا كما هو مطلوب على نظام بخار أكبر. لتلبية هذه المتطلبات المحددة، طُوِّر نوعان من الغلايات. غلاية اللفائف هذه من نوع ‘المرور مرة واحدة’ لغلاية الأنبوب المائي، وتُشار إليها في بعض اللوائح بـ ‘غلايات بدون مستوى ماء مُحدد’. إمدادات الماء للغلاية عادة تكون بـ 10 إلى 15% فوق معدل التبخر ل:
• ضمان عدم تبخر كل الماء، وبالتالي ضمان عدم إنتاج بخار مُسخَّن زائدًا.
• توفير وسيلة لنقل TDS في المغذية عبرها. إذا لم تتوفر هذه الوسيلة، ستترسب الأملاح في المغذية على جدران الأنابيب وتُعيق نقل الحرارة، مُؤدية إلى ارتفاع درجة الحرارة وفشل الأنابيب في النهاية. من الواضح، المُفَصِّل عنصر أساسي من هذا النوع من الغلايات لإزالة هذا الماء الملوث. بكونها من نوع الأنبوب المائي، يمكنها إنتاج بخار بضغوط عالية جدًا. التطبيقات النموذجية لولِّدات البخار وغلايات اللفائف تشمل المغاسل وتصنيع الملابس، حيث يكون الطلب صغيرًا ومعدل تغير الحمل بطيئًا.

غلاية بخار عمودية بدون أنابيب مُجمَّعة

متوفرة نماذج مختلفة بإنتاج في نطاق 50 إلى 1,000 كجم/ساعة، وضغوط حتى 10 بار ضغط زائد. تتراوح ارتفاعات الغلاية عادة من 1.7 م إلى 2.4 م لإنتاج حوالي 100 كجم/ساعة إلى 1,000 كجم/ساعة على التوالي. مقطع عرضي للتصميم موضح في الشكل 3.4.2. لاحظ المسار الهابط لللهب، والفعل الدوّار. يُعكَّس مسار الحرارة في قاع الغلاية وتتصاعد الغازات الساخنة، مُطلقة الحرارة إلى الزعانف. لاحظ أيضًا كمية الماء الصغيرة في الغلاية. هذا يسمح للغلاية بلوصل درجة حرارة التشغيل بسرعة كبيرة جدًا، عادة 15 دقيقة. ومع هذه الكمية الصغيرة من الماء تعني أن كمية صغيرة فقط من الطاقة مُخزَّنة في الغلاية، وبالتالي لا تتحمّل بسهولة التغيرات المفاجئة والمستمرة في الحمل. إذا حدث تغير الحمل أسرع مما تستطيع الغلاية الاستجابة، فسينخفض الضغط داخل الغلاية وفي نهاية المطاف ستتغذى الغلاية بالمغذية. يتفاقم هذا بسبب مساحة سطح الماء الصغيرة، التي تُعطي سرعات إطلاق بخار عالية. ومع ذلك، مسار البخار عموديًا صاعدًا وبعيدًا عن سطح الماء بدلاً من أفقيًا فوق سطح الماء (كما في غلاية الغلاف)، وهذا يُقلل من التأثير.

مُوفِّرات الحرارة

غازات المدخنة، بعد مرورها عبر الغلاية الرئيسية والمُسخِّن الزائد، ستظل ساخنة. الطاقة في هذه الغازات يمكن استخدامها لتحسين الكفاءة الحرارية للغلاية. لتحقيق ذلك تمر غازات المدخنة عبر مُوفِّر حرارة. مُوفِّر الحرارة هو مُبادل حرارة يُضخ خلاله المغذية. يصل المغذية إلى الغلاية عند درجة حرارة أعلى مما كان سيكون عليه الحال بدون مُوفِّر حرارة. يُطلب طاقة أقل بعد ذلك لرفع البخار. بديلًا، إذا زُوِّدت نفس كمية الطاقة، يُنتَج مزيد من البخار. هذا يُؤدي إلى كفاءة أعلى. بشكل عام، زيادة 10 درجات مئوية في درجة حرارة المغذية ستعطي تحسنًا في الكفاءة بنسبة 2%. ملاحظة: بما أن مُوفِّر الحرارة على الجانب عالي الضغط من مضخة التغذية، يمكن أن تكون درجات حرارة المغذية فوق 100 درجة مئوية. يجب أن تكون تحكمات مستوى ماء الغلاية من النوع ‘التعديلي’ (أي لا ‘تشغيل/إيقاف’) لضمان تدفق مستمر للمغذية عبر مُبادل الحرارة. يجب ألا يكون مُبادل الحرارة كبيرًا جدًا بحيث:

• تبرد غازات المدخنة تحت نقطة الندى، لأن الخليط الناتج قد يكون حمضيًا وآكلًا.
• يغلي المغذية في مُبادل الحرارة.

المُسخِّنات الزائدة

بغض النظر عن نوع الغلاية المُستخدمة، سيغادر البخار الماء عند سطحه ويدخل مساحة البخار. البخار المُتشكل فوق سطح الماء في غلاية الغلاف يكون دائمًا مُشبعًا ولا يمكن أن يصبح مُسخَّنًا زائدًا في غلاف الغلاية، لأنه في اتصال مستمر مع سطح الماء. إذا كان البخار المُسخَّن زائدًا مطلوبًا، يجب أن يمر البخار المُشبع عبر مُسخِّن زائد. هذا ببساطة مُبادل حرارة تُضاف إليه حرارة إضافية إلى البخار المُشبع. في غلايات الأنبوب المائي، قد يكون المُسخِّن الزائد مُعلَّقًا إضافيًا مُعلَّقًا في منطقة الفرن حيث تُوفر غازات الساخنة درجة التسخين الزائد المطلوبة (انظر الشكل 3.4.4). في حالات أخرى، على سبيل المثال في أنظمة CHP حيث تكون غازات عادم توربين الغاز باردة نسبيًا، قد يُطلب مُسخِّن زائد مُشتعل بشكل منفصل لتوفير الحرارة الإضافية. إذا كان التحكم الدقيق في درجة التسخين الزائد مطلوبًا، كما هو الحال إذا كان البخار سيُستخدم لتشغيل التوربينات، يُركَّب مُهدِّئ (مُزيل تسخين زائد). هذا جهاز يُركَّب بعد المُسخِّن الزائد، يُحقن ماء في البخار المُسخَّن زائدًا لخفض درجة حرارته.