وست هیت بویلر چیست و چه کاری انجام می دهد؟

کاربردهای اصلی وست هیت بویلر:

• تولید بخار: بخار تولیدی می‌تواند برای مصارف مختلفی استفاده شود، از جمله:
  • تولید برق: بخار می‌تواند توربین بخار را به حرکت درآورد و برق تولید کند.
  • گرمایش: بخار می‌تواند برای گرمایش ساختمان‌ها، فرآیندهای صنعتی و سایر مصارف گرمایشی استفاده شود.
  • فرآیندهای صنعتی: بخار در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مانند تولید مواد شیمیایی، پالایش نفت، و تولید مواد غذایی استفاده می‌شود.
• افزایش راندمان انرژی: با استفاده از وست هیت بویلر، انرژی حرارتی که قبلاً هدر می‌رفت، بازیابی شده و به انرژی مفید تبدیل می‌شود. این امر منجر به افزایش راندمان کلی سیستم و کاهش هزینه‌های انرژی می‌شود.
• کاهش آلودگی محیط زیست: با استفاده از وست هیت بویلر، میزان گازهای گلخانه‌ای و سایر آلاینده‌هایی که وارد محیط زیست می‌شوند، کاهش می‌یابد. زیرا با بازیابی حرارتِ گازهای خروجی، نیاز به سوخت کمتری برای تولید بخار و برق وجود دارد.

به طور خلاصه، وست هیت بویلر یک راه حل هوشمندانه برای بازیابی انرژی حرارتی تلف شده، کاهش هزینه‌های انرژی، و حفاظت از محیط زیست است.

۱. صنعت نفت و گاز:

• بهبود راندمان پالایشگاه‌ها و واحدهای فرآوری: در پالایشگاه‌ها و واحدهای فرآوری گاز، کوره‌ها و فرآیندهای احتراقی حجم زیادی گاز خروجی داغ تولید می‌کنند. وست هیت بویلرها این حرارت را بازیابی کرده و بخار تولید می‌کنند. این بخار برای گرمایش فرآیندها، تولید برق و سایر مصارف مورد نیاز پالایشگاه استفاده می‌شود.
• تولید بخار برای تزریق به چاه‌های نفت: در روش‌های ازدیاد برداشت نفت (EOR)، تزریق بخار به چاه‌ها برای کاهش ویسکوزیته نفت و افزایش تولید استفاده می‌شود. وست هیت بویلرها می‌توانند بخار مورد نیاز برای این منظور را با استفاده از حرارت تلف شده تولید کنند.

۲. صنعت پتروشیمی:

• تأمین انرژی مورد نیاز فرآیندها: در مجتمع‌های پتروشیمی، فرآیندهای مختلفی نیاز به گرما دارند. وست هیت بویلرها می‌توانند با استفاده از حرارت گازهای خروجی کوره‌ها و راکتورها، بخار و آب گرم مورد نیاز این فرآیندها را تأمین کنند.
• کاهش مصرف سوخت و هزینه‌های تولید: با استفاده از وست هیت بویلر، نیاز به مصرف سوخت برای تولید بخار کاهش می‌یابد و در نتیجه هزینه‌های تولید پایین می‌آید.

۳. صنعت نیروگاهی:

• افزایش راندمان نیروگاه‌های سیکل ترکیبی: در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، گازهای خروجی توربین‌های گازی دمای بالایی دارند. وست هیت بویلرها در این نیروگاه‌ها برای تولید بخار استفاده می‌شوند. این بخار، توربین بخار را به حرکت درآورده و برق اضافی تولید می‌کند. این امر باعث افزایش راندمان کلی نیروگاه می‌شود.
• تولید بخار در نیروگاه‌های حرارتی: در نیروگاه‌های حرارتی که از سوخت‌های فسیلی (مانند زغال سنگ و گاز طبیعی) استفاده می‌کنند، وست هیت بویلرها می‌توانند حرارت گازهای خروجی دودکش را بازیابی کرده و برای گرم کردن آب تغذیه دیگ بخار (Boiler Feed Water) استفاده کنند. این کار باعث افزایش راندمان دیگ بخار و کاهش مصرف سوخت می‌شود.

به طور خلاصه، وست هیت بویلرها در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی نقش کلیدی در بهینه‌سازی مصرف انرژی، کاهش هزینه‌ها و حفاظت از محیط زیست ایفا می‌کنند. استفاده از این تجهیزات باعث افزایش راندمان کلی فرآیندها و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی می‌شود.

انواع وست هیت بویلر:

وست هیت بویلرها (Waste Heat Boilers) را می‌توان بر اساس معیارهای مختلفی دسته‌بندی کرد. در اینجا به مهم‌ترین انواع آن‌ها اشاره می‌کنم:

1. بر اساس نوع سیال عامل:

• وست هیت بویلرهای آب/بخار (Water/Steam WHB): این نوع رایج‌ترین نوع وست هیت بویلر است و از آب به عنوان سیال عامل برای تولید بخار استفاده می‌کند. بخار تولیدی می‌تواند برای تولید برق، گرمایش فرآیندها و سایر مصارف صنعتی استفاده شود.
• وست هیت بویلرهای روغن حرارتی (Thermal Oil WHB): در این نوع بویلرها، از روغن حرارتی به عنوان سیال عامل استفاده می‌شود. روغن حرارتی می‌تواند در دماهای بالاتری نسبت به آب بدون افزایش فشار کار کند. این نوع بویلرها معمولاً در فرآیندهایی که نیاز به دمای بالا دارند، استفاده می‌شوند.

2. بر اساس پیکربندی:

• وست هیت بویلرهای پوسته و لوله (Shell and Tube WHB): در این نوع بویلرها، گازهای داغ از داخل لوله‌ها عبور می‌کنند و آب (یا روغن حرارتی) در اطراف لوله‌ها جریان دارد. این نوع بویلرها برای ظرفیت‌های بالا مناسب هستند.
• وست هیت بویلرهای فین‌دار (Finned Tube WHB): در این نوع بویلرها، فین‌هایی به لوله‌ها اضافه می‌شوند تا سطح انتقال حرارت افزایش یابد. این نوع بویلرها برای گازهای خروجی با دمای پایین مناسب هستند.
• وست هیت بویلرهای صفحه‌ای (Plate WHB): در این نوع بویلرها، از صفحات فلزی برای انتقال حرارت استفاده می‌شود. این نوع بویلرها معمولاً برای ظرفیت‌های پایین و متوسط مناسب هستند.

3. بر اساس مسیر جریان گازهای خروجی:

• وست هیت بویلرهای جریان همسو (Parallel Flow WHB): در این نوع بویلرها، جریان گازهای خروجی و آب (یا روغن حرارتی) در یک جهت هستند.
• وست هیت بویلرهای جریان ناهمسو (Counter Flow WHB): در این نوع بویلرها، جریان گازهای خروجی و آب (یا روغن حرارتی) در خلاف جهت یکدیگر هستند. بویلرهای جریان ناهمسو معمولاً راندمان بالاتری نسبت به بویلرهای جریان همسو دارند.
• وست هیت بویلرهای جریان متقاطع (Cross Flow WHB): در این نوع بویلرها، جریان گازهای خروجی و آب (یا روغن حرارتی) به صورت عمود بر یکدیگر هستند.

4. بر اساس نوع فرآیند:

• وست هیت بویلرهای دودکش (Flue Gas WHB): این نوع بویلرها برای بازیابی حرارت از گازهای خروجی دودکش کوره‌ها و سایر تجهیزات احتراقی استفاده می‌شوند.
• وست هیت بویلرهای توربین گازی (Gas Turbine WHB): این نوع بویلرها برای بازیابی حرارت از گازهای خروجی توربین‌های گازی استفاده می‌شوند.
• وست هیت بویلرهای اگزوز موتور (Engine Exhaust WHB): این نوع بویلرها برای بازیابی حرارت از گازهای خروجی اگزوز موتورهای احتراق داخلی استفاده می‌شوند.

انتخاب نوع مناسب وست هیت بویلر بستگی به عوامل مختلفی دارد، از جمله:

• دمای و ترکیب گازهای خروجی
• نرخ جریان گازهای خروجی
• دمای و فشار مورد نیاز بخار (یا روغن حرارتی)
• فضای موجود
• هزینه

با در نظر گرفتن این عوامل، می‌توان مناسب‌ترین نوع وست هیت بویلر را برای هر کاربرد خاص انتخاب کرد.

انتخاب متریال مناسب برای ساخت وست هیت بویلر (Waste Heat Boiler) به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله:

• دمای گازهای ورودی: دماهای بالاتر نیاز به متریال مقاوم‌تر در برابر حرارت دارند.
• ترکیب گازهای ورودی: وجود مواد خورنده مانند گوگرد، کلریدها و سایر آلاینده‌ها، انتخاب متریال مقاوم در برابر خوردگی را ضروری می‌کند.
• فشار کاری: فشار بالای بخار تولیدی نیاز به متریال با استحکام بالا دارد.
• مایع کاری: نوع سیالی که در داخل بویلر جریان دارد (آب، روغن حرارتی و غیره) بر انتخاب متریال تأثیر می‌گذارد.
• هزینه: هزینه متریال نیز یک فاکتور مهم در انتخاب است.

در اینجا به برخی از متداول‌ترین متریال‌های مورد استفاده در ساخت وست هیت بویلر اشاره می‌کنم:

1. فولادهای کربنی:

• کاربرد: برای بخش‌هایی که دما و فشار متوسطی دارند، مانند پوسته (Shell) و درام (Drum) بویلر.
• مزایا: ارزان، در دسترس، قابلیت جوشکاری خوب.
• معایب: مقاومت کم در برابر خوردگی و دماهای بالا.

2. فولادهای آلیاژی (به ویژه فولادهای مولیبدن‌دار و کروم-مولیبدن):

• کاربرد: برای لوله‌هایی که در معرض دمای بالا و فشار بالا قرار دارند.
• مزایا: استحکام بالا در دماهای بالا، مقاومت نسبتاً خوب در برابر خزش (Creep) و خوردگی.
• معایب: گران‌تر از فولادهای کربنی.
• انواع رایج:
  • فولادهای مولیبدن‌دار (Mo): مقاومت در برابر خزش را افزایش می‌دهند.
  • فولادهای کروم-مولیبدن (Cr-Mo): مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون در دماهای بالا را افزایش می‌دهند. (مانند A335 P11, P22, P91)

3. فولادهای زنگ‌نزن (Stainless Steels):

• کاربرد: برای بخش‌هایی که در معرض خوردگی شدید قرار دارند، مانند سطوح انتقال حرارت در محیط‌های اسیدی یا حاوی کلرید.
• مزایا: مقاومت عالی در برابر خوردگی، مقاومت خوب در برابر دماهای بالا.
• معایب: گران‌تر از فولادهای آلیاژی، قابلیت جوشکاری ممکن است مشکل‌تر باشد.
• انواع رایج:
  • 304, 316, 321: بسته به شرایط محیطی و میزان مقاومت مورد نیاز در برابر خوردگی انتخاب می‌شوند.

4. سوپرآلیاژها (Superalloys):

• کاربرد: برای بخش‌هایی که در معرض دماهای بسیار بالا و محیط‌های بسیار خورنده قرار دارند، مانند ورودی گازهای داغ در بویلرهای احتراق زباله (Waste-to-Energy).
• مزایا: مقاومت بسیار بالا در برابر دماهای بالا، خزش و خوردگی.
• معایب: بسیار گران، قابلیت جوشکاری دشوار.
• انواع رایج:
  • Inconel, Hastelloy: بسته به شرایط خاص انتخاب می‌شوند.

5. سایر متریال‌ها:

• چدن خاکستری (Gray Cast Iron): برای قطعاتی مانند درپوش‌ها و اتصالات که نیاز به مقاومت در برابر فشار و خوردگی ندارند.
• آلیاژهای مس (Copper Alloys): برای لوله‌هایی که در معرض آب دریا یا آب‌های شور قرار دارند.
• پوشش‌ها (Coatings): برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش می‌توان از پوشش‌های مختلف مانند پوشش‌های سرامیکی و فلزی استفاده کرد.

نکات مهم:

• استانداردها: انتخاب متریال باید بر اساس استانداردهای معتبر مانند ASME Boiler and Pressure Vessel Code انجام شود.
• مشاوره با متخصص: توصیه می‌شود برای انتخاب متریال مناسب، با متخصصان مهندسی مواد و خوردگی مشورت شود.
• بازرسی و نگهداری: بازرسی و نگهداری منظم بویلر برای شناسایی و رفع مشکلات احتمالی خوردگی و سایش ضروری است.

با انتخاب متریال مناسب و رعایت نکات ایمنی، می‌توان عمر مفید و راندمان وست هیت بویلر را به حداکثر رساند.

تعمیر و نگهداری وست هیت بویلر ها:

1. بازرسی‌های دوره‌ای:

• بازرسی روزانه:
  • بررسی سطح آب در درام (Drum)
  • بررسی فشار و دمای بخار
  • بررسی عملکرد صحیح پمپ‌ها، فن‌ها و سایر تجهیزات جانبی
  • بررسی وجود نشتی آب، بخار یا گاز
  • بررسی آلارم‌ها و سیستم‌های ایمنی
• بازرسی هفتگی:
  • بررسی کیفیت آب تغذیه (Feedwater)
  • بررسی عملکرد مشعل‌ها (Burners) و سیستم احتراق (در صورت وجود)
  • بررسی سیستم کنترل و ابزار دقیق
• بازرسی ماهانه:
  • بررسی وضعیت عایق‌بندی (Insulation)
  • بررسی خوردگی و سایش لوله‌ها و سایر اجزا
  • بررسی عملکرد شیرآلات (Valves) و تله‌های بخار (Steam Traps)
• بازرسی سالانه (یا در دوره‌های طولانی‌تر):
  • بازرسی کامل داخل بویلر (پس از تخلیه و خنک‌سازی)
  • تست غیرمخرب (Non-Destructive Testing – NDT) لوله‌ها و سایر اجزا برای شناسایی ترک‌ها و عیوب داخلی
  • بررسی و کالیبراسیون تمام ابزار دقیق و سیستم‌های کنترل

2. تعمیرات پیشگیرانه (Preventive Maintenance):

• تمیزکاری:
  • رسوب‌زدایی (Descaling) لوله‌ها برای بهبود انتقال حرارت
  • تمیز کردن سطوح خارجی لوله‌ها برای حذف گرد و غبار و آلودگی
  • شستشوی دوره‌ای (Chemical Cleaning) بویلر برای حذف رسوبات و آلودگی‌های شیمیایی
• تعویض قطعات فرسوده:
  • تعویض دوره‌ای شیرآلات، تله‌های بخار، پمپ‌ها و فن‌ها بر اساس برنامه زمان‌بندی یا وضعیت قطعات
  • تعویض لوله‌های خورده شده یا آسیب‌دیده
• آب‌بندی:
  • آب‌بندی اتصالات و فلنج‌ها برای جلوگیری از نشتی
  • تعویض گسکت‌ها (Gaskets) و اورینگ‌ها (O-rings)
• بازرسی و تعمیر عایق‌بندی:
  • ترمیم یا تعویض عایق‌بندی آسیب‌دیده برای کاهش اتلاف حرارت و جلوگیری از خوردگی زیر عایق (Corrosion Under Insulation – CUI)

3. اقدامات اصلاحی (Corrective Maintenance):

• تعمیرات اضطراری:
  • رفع نشتی‌های ناگهانی
  • تعمیر یا تعویض قطعات خراب شده به طور ناگهانی
• تعمیرات اساسی:
  • بازسازی کامل بویلر در صورت نیاز
  • تعویض بخش‌های بزرگ بویلر مانند درام یا لوله‌های اصلی

4. ملاحظات ویژه:

• کنترل کیفیت آب: کنترل دقیق کیفیت آب تغذیه برای جلوگیری از تشکیل رسوب و خوردگی بسیار مهم است.
• آموزش پرسنل: آموزش صحیح پرسنل بهره‌بردار و تعمیرکار برای انجام بازرسی‌ها و تعمیرات ضروری است.
• مستندسازی: ثبت دقیق تمام بازرسی‌ها، تعمیرات و تغییرات انجام شده برای پیگیری وضعیت بویلر و برنامه‌ریزی تعمیرات آینده ضروری است.
• رعایت استانداردها: تمام فعالیت‌های تعمیر و نگهداری باید بر اساس استانداردهای معتبر مانند ASME و API انجام شود.

5. نکات ایمنی:

• قبل از هرگونه تعمیرات، بویلر را از مدار خارج کرده و فشار آن را تخلیه کنید.
• از تجهیزات ایمنی مناسب مانند کلاه، دستکش و عینک استفاده کنید.
• در محیط‌های بسته از تهویه مناسب استفاده کنید.
• از مواد شیمیایی با احتیاط استفاده کنید و دستورالعمل‌های ایمنی را رعایت کنید.

با اجرای یک برنامه تعمیر و نگهداری جامع و رعایت نکات ایمنی، می‌توان عمر مفید وست هیت بویلر را افزایش داد، هزینه‌های تعمیرات را کاهش داد و از عملکرد ایمن و بهینه آن اطمینان حاصل کرد.

برای انتخاب سازنده خوب وست هیت بویلر باید به چه نکاتی توجه کنیم ؟