ديگهاي آب داغ و بخار لوله آتشي (فاير تيوب) يكي از منابع اصلي
توليد حرارت در صنايع و ساختمانها ميباشند. راندمان ديگهاي لوله آتشي بسته به طراحي
و مشعل مورد استفاده بين 65 تا 85 درصد مي باشد. در واقع 15 تا 35 درصد انرژي وارد
شده به بويلر به هدر ميرود. روشهای معمول افزایش راندمان مبتنی بر بازیابی انرژی خروجی
همراه دود و استفاده از آن جهت پیش گرم کردن آب یا هوای ورودی به بویلر است. در استفاده
از توربولاتور هدف اصلي دستیابي به روشي است كه میزان انتقال حرارت از دود به آب داخل
بویلر افزایش یافته، دماي خروجي دود كاهش يابد و در نتيجه راندمان بویلر افزایش یابد.
استفاده از توربولاتور راه حل مقرون بهصرفهتري در افزايش راندمان مجموعه بخار نسبت
به استفاده از اكونومايزر و يا پيشگرمكن هوا ميباشد به نحوي كه مدت زمان بازگشت سرمايه
بين يك تا پنج ماه خواهد بود.
تاريخچه
اصول كاركرد
مزاياي استفاده از توربولاتور
طراحي توربولاتور
مزيت اقتصادي
پيشينه تاريخي استفاده از توربولاتور در بويلرها به سال 1896 در انگلستان باز
مي گردد. در اين سال در تحقيقي نشان داده شد كه با استفاده از توربولاتور نوار پيچانده
(Twisted tape) مي توان مصرف زغال سنگ را در بويلر لوله آتشي 18.2 درصد كاهش داد. استفاده
از توربولاتور از اوايل قرن بيستم در انگلستان معمول گرديد. هم اكنون در بسياري از
كشورهاي دنيا توربولاتور به عنوان بخشي جدايي ناپذير از بويلر درآمده است و سازندگان
بويلر از همان ابتدا بويلر را مجهز به توربولاتور به مشتريان خود تحويل مي دهند. وزارت
انرژي آمريكا (DOE) نيز در كتاب خود با نام Improving Steam System Performance: A
Sourcebook for Industry كه مرجع بهره وري سوخت در آمريكا محسوب مي شود، تاكيد بر استفاده
از توربولاتور در پاس 2و 3 بويلرهاي لوله آتشي دارد.
در بويلرهاي فاير تيوب، سوخت پس از احتراق در كوره، وارد لوله هاي دود (smoke tubes)
مي گردد. محصولات احتراق در عبور از اين لوله ها، حرارت خود را به آب بيرون لوله ها
منتقل مي كنند و سر انجام از طريق دودكش خارج مي شوند. بيش از نيمي از انتقال حرارت
بويلر از طريق لولههاي دود صورت ميپذيرد. جريان دود در لولههاي دود، يك جريان توسعه
يافته با پروفيل سرعت مستقيم است كه لايه مرزي با جريان آرام بر روي جداره داخلي لوله
ايجاد ميكند. لايه مرزي ياد شده كه سرعت خيلي كمتري نسبت به جريان اصلي دارد به مثابه
يك عايق حرارتي بين جداره لوله و حجم اصلي جريان قرار ميگيرد و ميزان انتقال حرارت
را كاهش ميدهد. همچنين دوده و ذرات جامدي كه به همراه دود وارد لوله ميشوند با قرار
گرفتن در اين لايه كم سرعت، فرصت نشستن برروي جداره لوله را پيدا ميكنند. توربولاتور
وسيله مكانيكي ثابتي است كه در جريان سيال قرار گرفته و با ايجاد اغتشاش در جريان و
از بين بردن لايه مرزي، ضريب انتقال حرارت را افزايش داده و از رسوب دوده بر روي سطح
داخلي لوله جلوگيري ميكند. همچنين توربولاتور مسير عبور جريان دود در لوله را طولانيتر
نموده، دود مدت زمان بيشتري در تماس با سطح تبادل حرارتي قرار ميگيرد و در نتيجه ميزان
انتقال حرارت افزايش مييابد.
• كاهش مصرف سوخت بين 3 تا 12 درصد
• كاهش رسوب گيري داخل لولههاي ديگ
• افزايش عمر لولههاي ديگ
• كاهش انتشار گازهاي آلاينده
• قيمت مناسب و بازگشت سرمايه سريع
• نصب آسان و سريع
شكل زير نحوه قرار گيري توربولاتور در لوله و پارمترهاي مهم آنرا نشان ميدهد
كه در آن do قطر خارجي لوله، H گام پيچش 180 درجهاي نوار و d ضخامت نوار فلزي ميباشد.
ضخامت نوار فلزي بين 1.5 تا 3 ميليمتر مي باشد. گام پيچش H مهمترين پارامتر در طراحي
توربولاتور ميباشد. نسبت گام به قطر لوله را نسبت پيچش ناميده و با Y مشخص مينمايند.
هرچقدر Y كوچكتر باشد، تعداد پيچشها در واحد طول بيشتر بوده و لاجرم ميزان اغتشاش و
طول مسير بيشتر شده و ميزان انتقال حرارت بيشتر خواهد بود. نكته محدود كننده در كاهش
عدد Y افت فشار مجاز مسير دود ميباشد. با قرار گرفتن توربولاتور در لولههاي دود،
افت فشاري در مسير دود ايجاد ميگردد كه چنانچه اختلاف فشار ايجاد شده توسط فن مشعل
و دودكش نتواند بر آن فائق آيد، دود نميتواند از بويلر خارج شده ،مشعل پس زده و خاموش
ميشود. لذا با افزايش Y دماي خروجي دود از دودكش افزايش و افت فشار مسير كاهش مييابد.
Y بهينه هر بويلر با ديگر متفاوت است ولي محدوده كلي آن بين 3 تا 5 ميباشد. چنانچه
توربولاتور در پاس 3 ديگ نصب گردد، از آلومينيوم آلياژي و چناچه در پاس 2 ديگ نصب گردد
از استنلس استيل ساخته ميگردد.
استفاده از توربولاتور افزايش راندمان و كاهش مصرف سوختي معادل 3 تا 12 درصد در پي
خواهد داشت. هر چقدر راندمان ديگي كه توربولاتور بر روي آن نصب ميگردد پائينتر باشد،
استفاده از توربولاتور بيشتر نمايان خواهد شد. نصب توربول60ور بر روي پاس 2 ديگ، صرفه
اقتصادي چنداني ندارد چون جنس توربولاتور نصب شده بر روي پاس 2 بايد استنلس استيل باشد
كه هزينه اوليه نسبتاً بالايي به مصرف كننده نحميل مينمايد وليكن نصب توربولاتور بر
روي پاس 3 بدليل استفاده از آلومينيوم آلياژي و قيمت تمام شده بسيار مقرون به صرفه
ميباشد. با فرض افزايش راندمان 4 درصد و 9 ساعت كار بويلر در شبانه روز و 26 روز كار
بويلر در ماه، هزينه انجام شده براي خريد توربولاتور در صورتي كه سوخت مصرفي گازوئيل
باشد در حدود يك ماه و در صورتي كه سوخت مصرفي گاز طبيعي باشد در حدود پنج ماه مستهلك
ميگردد. مدت كوتاه بازگشت سرمايه، نصب توربولاتور را از لحاظ اقتصادي بسيار مقرون
به صرفه نموده است.
شركت گرماگستران بهينه ساز آماده همكاري با كليه توليدكنندگان بويلر
در زمينه تامين توربولاتور مصرفي ديگهاي توليدي و نيز تجهيز ديگهاي قديمي به توربولاتور
ميباشد. اين همكاري صرفاٌ شامل توليدكنندگان كالاي استاندارد ميگردد و از ارائه خدمات
به شركتهايي كه تحت نظارت يكي از شركتهاي گواهي دهنده فعاليت نمينمايند، معذوريم.
هم اكنون قرارداد همكاري با شركتهاي ذيل منعقد گرديده است:
•
شركت آروين بخار
•
شركت صنايع وستوي
• شركت پديده صنعت بخار