Ìkẹ́kọ̀ọ́ Thermodynamics ti Ìmọ̀-ẹ̀rọ lórí Àwọn Ẹ̀rọ Boiler Ilé-iṣẹ́
Pendahuluan
Àwọn ohun èlò ìgbóná ilé iṣẹ́ jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ohun èlò tó ṣe pàtàkì jùlọ ní onírúurú ẹ̀ka—láti àwọn ilé iṣẹ́ agbára àti àwọn ilé iṣẹ́ kẹ́míkà sí èpù àti ìwé, àti ilé iṣẹ́ oúnjẹ àti ohun mímu pàápàá. Iṣẹ́ pàtàkì wọn ni láti yí agbára kẹ́míkà padà láti epo (tàbí agbára iná mànàmáná nínú àwọn ohun èlò ìgbóná iná mànàmáná) sí agbára ooru, lẹ́yìn náà kí wọ́n gbé e lọ sí omi láti mú kí èéfín jáde ní àwọn ìfúnpá àti ìwọ̀n otútù pàtó kan. Lẹ́yìn náà, a máa ń lo èéfín yìí fún gbígbóná ilana, gbígbẹ, ìpara, tàbí gẹ́gẹ́ bí omi tí ń ṣiṣẹ́ turbine. Kí ètò èéfín tó lè ṣiṣẹ́ láìléwu, ní ti ọrọ̀ ajé, àti ní ti ìṣiṣẹ́ dáadáa, a nílò ìkẹ́kọ̀ọ́ ìmọ̀ ẹ̀rọ thermodynamic, pẹ̀lú ìwọ̀n agbára, ìṣiṣẹ́, pípadánù ooru, àti ìṣàyẹ̀wò àìyípadà.
Àwọn Ìpìlẹ̀ Ìlànà ti Thermodynamics nínú Boilers
Ní èdè thermodynamic, a sábà máa ń ṣàyẹ̀wò àwọn boilers gẹ́gẹ́ bí ètò ìṣàn omi tí ó dúró ṣinṣin nínú èyí tí ìwọ̀n omi oúnjẹ náà ti wọlé, tí ó gba ooru láti inú ìjóná, lẹ́yìn náà ó jáde gẹ́gẹ́ bí steam tí ó kún fún ọ̀rá tàbí steam tí ó gbóná jù. Òfin Kìíní ti Thermodynamics fún ètò ìṣàn omi tí ó dúró ṣinṣin (ìbáramu agbára ìṣàn omi tí ó dúró ṣinṣin) ni a lè sọ ní ṣókí:
\[
\dot{Q} – \dot{W} = \dot{m}(h_{out}-h_{in})
\]
Nínú àwọn boilers, iṣẹ́ shaft (\(\dot{W}\)) ni a sábà máa ń gbàgbé nítorí pé boilers kò ṣe iṣẹ́ mechanical ní tààrà. Agbára kinetic àti potential náà kéré ní ìfiwéra pẹ̀lú ìyípadà enthalpy, nítorí náà, ìṣirò practical di:
\[
\dot{Q} \approx \dot{m}(h_{steam}-h_{fw})
\]
Ibí ni enthalpy ti di paramita pataki. A gba data enthalpy omi ati steam lati inu awọn tabili steam tabi awọn aworan Mollier (h–s). Omi ifunni ni titẹ ti a fun ni le jẹ omi tutu kekere, nigba ti abajade le jẹ steam ti o kun fun gbigbẹ, steam tutu (ti o ni didara steam x), tabi steam ti o gbona pupọ.
Ilana ti Gbigbona Omi si Steam
Ni ti thermodynamics, gbigbẹ omi ninu boiler lọ nipasẹ awọn ipele pupọ:
1. Fi omi gbóná (igbona ti o ni oye)
A máa gbé omi sókè ní ìwọ̀n otútù láti inú ìlẹ̀kùn sí ìwọ̀n otútù tó kún nígbà tí a bá ń ṣiṣẹ́. Agbára tí a nílò jẹ́ ìwọ̀n tó bá agbára ooru mu àti bí ìwọ̀n otútù náà ṣe ń pọ̀ sí i.
2. Ìtújáde (ìyípadà ìpele / ìgbóná tí ó fara sin)
Ní ibi tí ooru bá ti pọ̀ sí i, àfikún ooru máa ń fa ìyípadà ìpele láti omi sí afẹ́fẹ́. Ní ìpele yìí, ìwọ̀n otútù náà kò yí padà, ṣùgbọ́n enthalpy máa ń pọ̀ sí i gidigidi nítorí ooru ìtújáde tí ó fara sin.
3. Gbigbe ooru pupọ (ti ẹrọ gbigbona nla ba wa)
A tún máa ń gbóná èéfín tó kún fún ìgbóná láti mú kí iwọ̀n otútù rẹ̀ ga ju ìwọ̀n otútù lọ ní ìfúnpá kan náà. Ìgbóná tó pọ̀ jù máa ń mú kí enthalpy pọ̀ sí i, ó sì máa ń dín ọrinrin èéfín kù, èyí tó ṣe pàtàkì fún lílo turbine àti bí iṣẹ́ ṣe ń lọ.
Nínú àwọn àwòrán boiler òde òní, a sábà máa ń mú kí ooru padà sípò pẹ̀lú àwọn èròjà afikún bíi àwọn ajé (àwọn ohun èlò ìgbóná omi), àwọn ohun èlò ìgbóná afẹ́fẹ́ (àwọn ohun èlò ìgbóná afẹ́fẹ́), àti àwọn ohun èlò ìgbóná afẹ́fẹ́ tó lágbára. Olúkúlùkù wọn ń gbìyànjú láti dín àdánù ìdìpọ̀ kù àti láti mú kí iṣẹ́ ìgbóná náà sunwọ̀n síi.
Ìwọ̀ntúnwọ̀nsì Agbára àti Ìṣiṣẹ́ Boiler
A maa n tumọ agbara boiler gege bi ipin agbara to wulo ti omi/erumu gba si agbara kemikali ti epo ti a sun. Awọn ọna meji ti o gbajumọ ni:
1. Ọ̀nà taara (ọ̀nà taara / ọ̀nà ìtẹ̀wọlé-ìjáde)
\[
\eta_{boiler}=\frac{\dot{m}_{steam}(h_{steam}-h_{fw})}{\dot{m}_{fuel}\times LHV}\times 100\%
\]
Pẹ̀lú LHV (Iye Igbóná Tó Kéré Jù) tàbí HHV (Iye Igbóná Tó Gíga Jù) ní ìbámu pẹ̀lú ìwọ̀n tí a lò.
2. Ọ̀nà àìtaara (ọ̀nà pípadánù ooru)
A ṣírò iṣẹ́ ṣiṣe láti 100% tí a yọ gbogbo àdánù ooru kúrò, fún àpẹẹrẹ:
– Pípàdánù gaasi ìtútù gbígbẹ
– Pípàdánù nítorí ìgbóná omi láti inú ìjóná hydrogen
– Pípàdánù nítorí epo àti ọriniinitutu afẹ́fẹ́
– Pípàdánù nítorí erogba tí kò jóná
– Awọn adanu itankalẹ ati convection lati oju omi igbomikana
– Pípàdánù ìfọ́
Àwọn ọ̀nà tí kìí ṣe tààrà ni a sábà máa ń lò fún àyẹ̀wò agbára nítorí wọ́n máa ń ran àwọn ènìyàn lọ́wọ́ láti mọ àwọn orísun pàtàkì tí àìṣiṣẹ́ dáadáa kò fi ní ṣiṣẹ́ dáadáa.
Awọn adanu Ooru Pataki ninu Iṣiṣẹ Boiler
Ìwádìí thermodynamic tó dára kò dúró lórí ṣíṣírò ìjáde-ìbáṣepọ̀, ṣùgbọ́n ó tún ń ṣàfihàn àwọn àdánù agbára tó pọ̀ jùlọ.
1. Àdánù ìdìpọ̀ (àdánù sí símínà)
Àwọn gáàsì èéfín tí ó bá ń jáde ní iwọ̀n otútù gíga ní enthalpy ńlá. A lè gbìyànjú láti dín èyí kù pẹ̀lú àwọn ohun èlò ìṣúná owó àti àwọn ohun èlò ìgbóná afẹ́fẹ́, ṣùgbọ́n a gbọ́dọ̀ ṣọ́ra láti rí i dájú pé wọn kò kọjá ibi ìrísí acid (pàápàá jùlọ fún àwọn epo tí ó ní sulfur) láti dènà ìbàjẹ́.
2. Fífọ́ omi
Fífọ́ omi jẹ́ pàtàkì láti ṣàkóso ìṣọ̀kan àwọn ohun líle tí ó ti yọ́ (TDS) nínú ìlù boiler. Síbẹ̀síbẹ̀, yíyọ omi gbígbóná yìí dúró fún pípadánù enthalpy. Ètò ìgbàpadà ooru tí a fi fọ́ọ̀mù yọ́ omi lè lo ooru yìí láti gbóná omi oúnjẹ tàbí omi ìpara.
3. Afẹ́fẹ́ tó pọ̀ jù àti ìjóná tó pé
Afẹ́fẹ́ tó pọ̀ jù ṣe pàtàkì fún jíjóná tó dúró ṣinṣin, ṣùgbọ́n afẹ́fẹ́ tó pọ̀ jù máa ń mú kí ìwọ̀n afẹ́fẹ́ afẹ́fẹ́ pọ̀ sí i, èyí sì máa ń mú kí pípadánù àwọn ohun èlò pọ̀ sí i. Ní ọ̀nà mìíràn, afẹ́fẹ́ tó pọ̀ jù máa ń mú kí CO2 pọ̀ sí i àti epo tí kò jó—àwọn méjèèjì ló ń ṣeni léṣe. A lè ṣe àtúnṣe sí i nípa lílo ìṣàkóso afẹ́fẹ́ afẹ́fẹ́ O₂/CO2 àti títúnṣe afẹ́ ...
4. Ìtànṣán àti ìtújáde láti ojú ilẹ̀
Ìdènà ooru tí kò dára máa ń mú kí ooru máa pàdánù sí àyíká. Àwọn àtúnṣe tí ó ń mú kí ooru má ba àyíká jẹ́ àti èyí tí ó ń mú kí ó yípadà sábà máa ń ní ipa tààrà lórí bí a ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa àti ààbò.
Ìṣàyẹ̀wò Àṣeyọrí: Ṣíṣàyẹ̀wò Dídára Agbára
Ní àfikún sí agbára (Òfin Kìíní), thermodynamics ti ìmọ̀ ẹ̀rọ ìgbàlódé sábà máa ń lo ìwádìí agbára láti ṣe àyẹ̀wò “dídára” agbára àti àìyípadà (Òfin Kejì). Exergy ṣàlàyé iṣẹ́ tó pọ̀ jùlọ tí a lè rí nígbà tí a bá mú ètò kan dé ipò àyíká rẹ̀.
Nínú àwọn boilers, àìyípadà pàtàkì kan máa ń wáyé ní:
– Ilana ijona (awọn iṣe kemikali ati idapọ ni awọn iwọn otutu giga)
– Gbigbe ooru pẹlu iyatọ iwọn otutu nla, fun apẹẹrẹ laarin ina ati oju paipu kan
- Ijamba sisan lori awọn ẹgbẹ gaasi ati omi/ẹrọ gbigbẹ (idinku titẹ)
Pẹ̀lú ìwádìí ìṣiṣẹ́, àwọn olùṣiṣẹ́ lè ṣàwárí pé bó tilẹ̀ jẹ́ pé ooru kan ń lọ sí omi, dídára agbára náà ń dínkù nítorí pé iṣẹ́ náà kò ṣeé yí padà. Èyí ń ran àwọn àtúnṣe lọ́wọ́ láti ṣe àfiyèsí síi: fún àpẹẹrẹ, mímú ìpínkiri afẹ́fẹ́-epo pọ̀ sí i, mímú ìgbàpadà ooru pọ̀ sí i, tàbí dín ΔT tí ó ga jù nínú ẹ̀rọ ìyípadà ooru kù.
Ipa ti Awọn Ipo Iṣiṣẹ lori Iṣẹ Ooru
Iṣẹ́ boiler ní ipa gidigidi lórí titẹ, iwọn otutu àti dídára omi.
1. Ìfúnpá iṣiṣẹ́
Pípọ̀ sí i fún ìfúnpọ̀ náà ń mú kí ìwọ̀n otútù tó pọ̀ sí i. Fún àwọn ìlànà kan, èyí lè mú kí agbára ìfúnpọ̀ náà pọ̀ sí i. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ìfúnpọ̀ tó ga jù nílò àwọn ohun èlò tó lágbára àti ìṣàkóso tó lágbára.
2. Fi omi bọ́ iwọn otutu rẹ̀
Bí ìwọ̀n otútù omi oúnjẹ bá ṣe ga tó, bẹ́ẹ̀ náà ni ooru tí boiler náà nílò láti dé ipò steam tí a fẹ́. Nítorí náà, deaerator àti economizer ń kó ipa pàtàkì.
3. Dídára omi (ìtọ́jú)
Ipele atẹ́gùn tó ti yọ́, líle, àti TDS tó ti yọ́ ní ipa lórí ìfúnpọ̀ àti ìbàjẹ́. Ìfúnpọ̀ mú kí ìfaradà ooru pọ̀ sí i, èyí tó máa ń yọrí sí ìyípadà ooru tó dára, ìwọ̀n otútù irin tó pọ̀ sí i, ìdínkù nínú iṣẹ́ ṣíṣe, àti ewu ìkùnà tube tó pọ̀ sí i.
Ìlànà Ìdàgbàsókè Ìṣiṣẹ́ Tí Ó Dá lórí Thermodynamics
Àwọn ìgbésẹ̀ tó wúlò tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìkẹ́kọ̀ọ́ thermodynamics ni:
– Fifi sori ẹrọ/iṣapeye eto-ọrọ lati lo ooru gaasi eefi lati gbona omi ifunni.
– Ohun èlò ìgbóná afẹ́fẹ́ láti mú kí iwọ̀n otútù afẹ́fẹ́ jóná, mú kí ìdúróṣinṣin iná àti iṣẹ́ rẹ̀ sunwọ̀n síi.
– Iṣakoso gige O₂ lati ṣetọju afẹfẹ ti o pọ julọ.
– Ilọsiwaju fifa ati imularada ooru lati dinku pipadanu enthalpy.
– Ìtọ́jú ojú ooru (ìmọ́tótó ìgbóná/ìwọ̀n) láti jẹ́ kí ìwọ̀n ooru náà ga.
– Idabobo to dara lori awọn paipu steam, awọn ilu ati awọn ikarahun.
– Àbójútó nígbà gbogbo lórí àwọn pàrámítà thermodynamic (T, P, ìwọ̀n ìṣàn, gaasi ìtútù O₂/CO) fún wíwá àwọn ìyàtọ̀ ní ìbẹ̀rẹ̀.
Ipari
Ìkẹ́kọ̀ọ́ nípa thermodynamics ẹ̀rọ nínú àwọn ètò boiler ilé iṣẹ́ pèsè ìlànà onímọ̀-ẹ̀rọ tó lágbára fún òye bí a ṣe ń yí agbára láti inú epo padà sí steam, nígbàtí a tún ń ṣàwárí àwọn ibi ìpàdánù tí ó ń dín ìṣiṣẹ́ kù. Nípa lílo ìwọ̀n agbára (Òfin Àkọ́kọ́) àti fífi ojú ìwòye ìṣiṣẹ́ kún un (Òfin Kejì), àwọn onímọ̀-ẹ̀rọ le ṣe àwọn ìpinnu tí a gbé kalẹ̀ láti mú kí iṣẹ́ sunwọ̀n síi, dín lílo epo kù, pa ìgbẹ́kẹ̀lé ẹ̀rọ mọ́, àti fífún ìgbà iṣẹ́ boiler gùn síi. Níkẹyìn, boiler tí a ṣe àtúnṣe sí thermodynamics kìí ṣe pé ó ń fi owó pamọ́ nìkan ṣùgbọ́n ó tún ń ṣe àtìlẹ́yìn fún ìdínkù ìtújáde àti àwọn iṣẹ́ ilé-iṣẹ́ tí ó pẹ́ títí.
