بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از کوره هاي صنعتی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بسیار حائز اهمیت می باشد. کارکرد صحیح کوره نقش اساسی در عملکرد بهینه واحد دارد و براي انجام این وظیفه نیاز به دریافت انرژي دارد .گازهاي زائدخروجی با دماي زیاد می توانند سهم بسیار بزرگی در تولید گقش حرارتی و آلاینده هاي زیست محیطی و ایجاد گازهاي گلخانه اي داشته باشندکه به منظور کاهش این آلاینده هاي مضر می توان توسط یک دستگاه بازیاب حرارتی گازهاي خروجی از دودکش کوره را در تماس با بار نسبتا سرد ورودي قرار گیرند و انرژي آنهارا به سیال سرد منتقل کرده بار سردرا پیشگرم نمود .
این کار انرژي گرمایی راکه نهایتا از دودکش آزاد می شود کاهش می دهد .این روش موثرترین استفاده از حرارت اتلافی دودکش می باشد و اگر این سیال سرد هواي احتراق خود کوره باشدهواي اضافی مورد نیاز به میزان قابل توجهی کاهش یافته و به حدود 3 و 5 درصد می رسد که ضمن کاهش و به حداقل رساندن گازهاي خورنده و مضر زیست محیطی مثل NOx، Sox، در بالا بردن راندمان کوره بسیار موثر خواهد بود.
این امر باعث کاهش مصرف سوخت شده، و در نتیجه باعث کاهش گازهاي حاصل از احتراق و آسیب رساندن به تیوب ها، بدنه کوره و دود کش ها خواهد شد. کاهش مقدار اکسیژن موجود در گازهاي حاصل از احتراق، جلوگیري از تشکیل گاز So3 - انیدرید سولفوریک - می شود با کاهش آن در اثر کاهش هواي اضافی از 35 درصد به میزان 10 درصد، که در این صورت میزان تبدیل گاز انیدرید سولفورو - SO2 - نصف می شود. از طرفی از ورود گاز هاي احتراق با دماي بالا به هوا و افزایش دماي محیط جلوگیري خواهد شد.که در مقاله حاضر به این امر پرداخته شده است.
مقدمه
کوره عبارت است از واحدي که در آن گرماي حاصل از احتراق سوخت درون یک محفظه عایق به سیال فرآیند که در لولهها قرار دارد انتقال مییابد. این لولهها معمولا در امتداد دیوارهها و سقف محفظه احتراق قرار دارند. مهم ترین نقش کوره هاي حرارتی تأمین حرارت معین براي سیال فرایند در درجه حرارت هاي بالا می باشد. اندازه کوره بر حسب ظرفیت جذب حرارت تعیین می شود. محدوده بار حرارتی کوره ها وسیع است. بار حرارتی کوره هامعمولاً بینلاَأص5-1000B می باشد. کاربرد کوره ها در صنعت زیاد است.
به طور کلی یک کوره از قسمت هاي زیر تشکیل شده است.
بدنه کوره - تیوپ ها یا لوله هاي داخل کوره - دودکش - مشعل ها و سوخت- تجهیزات جانبی
بدنه کوره
بدنه یا دیواره ي خارجی کوره ها را عمدتاً از ورقه ي استیل 3/4 اینچ و کف آن را از ورقه 1/4 اینچی می سازند. در طراحی هاعموماً اتلاف حرارتی از بدنه کوره حدود 2 درصد منظور می شود. نوع و ضخامت عایقکاري باید طوري در نظر گرفته شود که دماي سطح خارجی کوره ها بیش از 82 درجه سانتیگراد نگردداصولاً. عایقکاري و عایقهاي بکار رفته در کوره ها از نظر سرویس دهی مناسب خود عمر معینی دارند و به مرور زمان ساختمان کریستالی آنها تغییر یافته و ضخامت آنها کم شده و این تغییرات ساختمانی سبب تغییر ضریب انتقال حرارت اتلاف و انرژي به بیرون خواهد بود.
تیوبها یا لوله هاي داخل کوره ها
معمولاً انتقال حرارت کوره ها متشکل از دو بخش غپطصطکهغپه - جابجایی - و تشعشع است که ظرفیت گرمایی آنها از نظر درصدي بایدتقریباً به نسبت 30 و 70 درصد بین این دو بخش تقسیم گردد. سطح موثر انتقال حرارت نیز بر اساس شارژ حرارتی بر حسب لصس طلاَأصBبیان شده و در طراحی ها براي هر کوره رقم خاص و معینی است.
دودکش
طراحی دودکشهاعموماً به گونه ایست که قطر آن باید طوري در نظر گرفته شود که در شرایط دماي عملیاتی سرعت دود در آن طکحَصً30 شود، لصًحطلاَتذ تتزذ لا1هقعغب ححAق - البته زباله سوزها از این قانون مستثنی بوده و در آن ها تا 50 فوت در ثانیه نیز مجاز است - [1] به علاوه ارتفاع دودکش ها خود تابع فاکتورهاي زیست محیطی بسته به نوع مکش طبیعی یا اجباري بودن آن از 0/1 اینچ آب به بالا در نظر گرفته می شود. مسلم است که افزایش بی رویه دود و گازهاي سوخته شده به هر عنوان اعم از ازدیاد ظرفیت کوره و یا تنظیم نبودن وضع کوره و افزایش دماي دودکش ناشی از بالا بودن عواملی همچون هواي اضافی، تنظیم نبودن شعله مشعل ها، پدیدي بعد از احتراق و یا تشکیل رسوب در سطوح داخلی و خارجی تیوبهاي قسمت شقع1هغخشقه - قسمت جابجایی در کوره - سبب اتلاف حرارت و افت بازدهی کوره خواهد بود.
مشعل و سوخت
نقش کیفیت نوع سوخت و نوع مشعل ها در بازدهی کوره ها و تاثیر آن بر آلاینده هاي زیست محیطی خصوصال مسئله انتشار گازهاي آلاینده و مضر NOXبسیار حائز اهمیت است .بطور کلی براي مشعل هاي معمولی هواي اضافی لازم جهت احتراق گاز 10 تا 15 درصد و براي احتراق نفت کوره 25 تا 30 درصد طراحی میگردد که تأثیر بسزایی در بازدهی کوره و سوخت مصرفی دارد و در آن به حداقل رسانده شده استاصولاً. مشعل ها بایدطوري انتخاب شوند که با فضاي هندسی کوره تناسب داشته باشند.
عامل اصلی انتقال حرارت مکانیزم تشعشع می باشد. در صورت توجیه اقتصادي، درون یک بخش مجزا،حرارت گازهاي خروجی حاصل از احتراق بصورت جابجایی به لوله ها منتقل می گردد. در صنایع نفت کوره با اسامی مختلفی از قبیل اطلاق می شود. [3]
تجهیزات جانبی
مهمترین تجهیزات جانبی مورد استفاده در کوره ها راعموماً دوده زداها حلغحقعب 1ققح و آنالایزرهاي اندازه گیري دي اکسیدکربن تشکیل می دهند. ساید تجهیزات جانبی همچون پیشگرمکن هاي هوا و لوازم بازیافت حرارتی از دودکشها دمنده ها – شیرها – دریچه ها می باشد.
کاربرد کوره ها در صنعت
در صنایع نفت، کوره ها کاربرد متعددي دارند. در این جا شش مورد را بررسی می نماییم:
ریبویلر ستون هاي تقطیر
پیش گرمکن خوراك ستون تقطیر
پیش گرمکن خوراك راکتورها
گرم کردن سیال تک فازي – چند جزئی
گرم کردن سیال چند فازي – چندجزئی
راکتورهاي اشتعالی
سوخت و احتراق در کوره ها
احتراق قدیمی ترین فن آوري بشر است که بیش از یک میلیون سال است استفاده می شود. در حال حاضر حدود ی 90 پشتیبانی انرژي سراسر جهان مانند حمل و نقل ، تولید انرژي الکتریکی و گرمایش به وسیله احتراق انجام می شود. هر ماده اي را که بتواند بسوزد و انرژي آزاد کند سوخت می گویند بیشتر سوخت هاي شناخته شدهعمدتاً از هیدروژن و کربن تشکیل می شوند و آنها را سوخت هاي هیدروکربنی می گویند و فرمول کلی عدغه نشان می دهند. سوخت هاي هیدروکربنی در تمام حالت ها وجود دارند زغال سنگ – بنزین – گاز طبیعی نمونه هایی از بین سوخت ها هستند.
واکنش شیمیایی را که طی آن سوخت اکسید می شود و مقدار زیادي انرژي آزاد می شود احتراق می گویند. هوا اکسید کننده اي است که بیشترین استفاده را در فرایندهاي احتراق دارد. زیرا مجانی است و به سهولت در دسترس است. اکسیژن خالص به عنوان اکسید کننده فقط در موارد خاصی مانند برش کاري – جوش کاري که در آنها نمی توان از هوا استفاده کرد به کار می رود. هواي خشک از ی20/9 اکسیژن و ی78/1 نیتروژن ی0/9 آرگون و مقادیر کمی دي کسیدکربن هلیوم نئون و هیدروژن تشکیل شده است. در تحلیل فرایندهاي احتراق آرگون موجود در هوا به صورت نیتروژن بررسی می شود.
