تحسين موانع تسرب سخانات الهواء في محطة توليد الكهرباء بطريقة الفرشاة

تحسين موانع تسرب سخانات الهواء في محطة توليد الكهرباء بطريقة الفرشاة

 

أحد الأجزاء الأساسية في غلاية الوقود الأحفوري هو جهاز التسخين المسبق للهواء، والذي يلعب تقييم أدائه وتحسينه دورًا أساسيًا في كفاءة الغلاية. يعد تقليل التسربات الداخلية باستخدام أنظمة الختم الحديثة فعالاً في جودة هواء الاحتراق وكفاءة الاحتراق والتشغيل السليم لمروحة الهواء. إن وجود Jungström في غلاية كبيرة له تأثير يصل إلى 10% على كفاءتها. يعتبر أداء يونجستروم بالغ الأهمية لدرجة أنه إذا تغيرت درجة حرارة غاز العادم إلى c6، فسوف يؤثر ذلك على تكلفة وقود الغلايات بمئات إلى آلاف الدولارات سنويًا. الميزة الرئيسية لـ Jungström هي سعرها المنخفض مقارنة بالسخانات الأخرى. التسريبات داخل Jungström لها التأثير الأكبر على أدائها. إن تآكل يونجستروم وترسيبه، وتكوين المركبات الكيميائية مثل كبريتات الألومنيوم وغيرها، بالإضافة إلى زيادة استهلاك الطاقة، تعتبر فعالة في زيادة فرق الضغط على كلا الجانبين وكذلك الحد من الهواء الذي تحتاجه الغلاية.

تاريخ سخانات الهواء

تم اختراع سخان الهواء للاستخدام في الغلايات في عام 1925 على يد السويدي فريدريك يونجستروم. كان أول تطبيق صناعي لتصميم فريدريك هو تقليل استهلاك وقود الغلايات بنسبة 25%. اليوم، تقوم أجهزة التسخين المسبق بحوالي 20% من معدل نقل الحرارة.

وظائف المرجل الأكثر فعالية

• الهواء الزائد؛
• الكربون غير المحترق؛
• الرطوبة في الوقود
• درجة حرارة غاز المداخن
• كفاءة الغلايات.

ترتبط درجة حرارة غاز المداخن وكفاءة الغلاية بأداء سخان الهواء. في بناء الغلاية، تبلغ حصة استثمار Airheater 2% فقط، لكن تأثيره يزيد عن 12% على كفاءته.

قاعدة عامة: كل انخفاض بمقدار 20 درجة في درجة حرارة الغاز الخارج من مسخن الهواء يزيد من كفاءة الغلاية بنسبة 1% ويقلل من استهلاك الوقود.

 

نتائج الأداء السليم للAPH

• تحسين أداء قوات الدفاع الفرنسية وجيش الدفاع الإسرائيلي؛
• الاحتراق الكامل والتشغيل السليم للشعلات.
• زيادة الطاقة الإنتاجية للغلايات.
• تقليل استهلاك الوقود.
• خفض تكاليف الإنتاج.
• تقليل تلوث الهواء.
• تقليل الأضرار التي لحقت أنظمة قياس الهواء.

إن أهم معلمة تقييم لسخان الهواء هي معدل التسرب وكفاءته الحرارية. ويرتبط معدل التسرب بإعدادات وأداء الأختام، وترتبط الكفاءة بحالة سلالها.

تسريب

عندما يميل الهواء الداخل نحو الدخان الخارج من السخان، يحدث تسرب، والسبب الرئيسي لذلك هو اختلاف الضغط بين الهواء الموجود في مدخل السخان والدخان الخارج منه. وهذا يعني أن الهواء يخرج عبر المدخنة دون الدخول إلى المدفأة.

مؤشر معدل التسرب

يحدد هذا المؤشر نسبة الهواء الداخل إلى السخان ونسبة تسربه، وهو معامل سلبي. وفقًا لمعيار ASME 4.3PTC، يجب أن تكون هذه الكمية حوالي 6-10%، ويؤدي الانحراف عن هذه الكمية إلى زيادة في استهلاك الوقود، وانخفاض في كفاءة الغلاية، وزيادة في تكاليف الإنتاج.

ينبعث 2.86 طن من غاز ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الفحم غير المحترق في كل ميجاوات من الإنتاج.

إن نظام الختم بالفرشاة السلكية القابل للتكيف والمسجل من قبل شركة Sealeze الأمريكية قد قدم نوعًا من الختم القابل للتكيف والذي يكون أكثر متانة وفعالية وبسعر أقل من أختام APH.

تعتبر أنظمة منع تسرب الهواء إلى الغاز التقليدية المستخدمة في سخانات الهواء الدوارة أقل اكتمالاً من بناء الأشرطة المعدنية التي تم استخدامها في أول ختم لسخان الهواء Janström في القرن الماضي. تعتبر أختام الشريط المعدني هذه أكثر ملاءمة للختم الشعاعي والمحوري والمحيطي المعرض للغازات المسببة للتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة المتقطعة.

ميزة أختام الفرشاة على أختام الأسلاك هي مرونتها من حيث الامتثال. لا تنحني أختام الشريط المعدني ولا تنكسر بشكل دائم. وبسبب هذا، فإن الختم تالف ويمكن أن تؤدي هذه المشكلة إلى تلف APH وإيقاف الدوار.

أختام الشريط المعدني الموضحة في الصورة على اليسار صلبة وتبلى بسرعة. يؤدي تغيير مساحة الختم الصغيرة إلى مساحة كبيرة إلى حدوث تسرب مفرط. يُظهر ختم الفرشاة الجديد في الصورة اليمنى أنه قد تم فقد بعض فرش الختم الخاصة به فقط. تتيح ميزة المرونة للفرشاة السلكية الموضحة إمكانية انحراف الختم في أبعاد المساحات الصغيرة لضمان الختم في المساحات الأكبر ومن ثم العودة إلى موضعه الأصلي.

إن أختام وحاملات فرشاة الختم القابلة للتكيف الخاصة بشركة Sealeze Power مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة التآكل بسهولة عند درجات الحرارة العالية في بيئات APH. تحافظ هذه الفرش على فعالية طويلة الأمد بعد تلف المواد المانعة للتسرب التقليدية أو اختفائها بشكل أساسي.

تؤدي التوسعات الحرارية المتكررة والمباني ذات الدوارات الكبيرة (غالبًا ما يزيد طول قطرها عن 20 مترًا أو أكثر) في APHSs عمومًا إلى مساحات إغلاق كبيرة غير منتظمة. في درجات الحرارة المرتفعة، قد تضعف الحواف الخارجية لـ APHS وتفشل، بما يصل إلى 3 بوصات فوق الحالة الباردة. يعتمد تآكل الأربطة المعدنية (الانحراف أو الكسر) على أصغر حجم لفراغات الختم. ولذلك، فإنه لا يسمح بإغلاق المساحات الكبيرة. يجب أن تكون معدلات التسرب للأختام المصممة والمثبتة بشكل صحيح 10٪ أو أقل. يمكن أن تظهر أختام الشريط المعدني التالفة أو البالية معدل تسرب يتراوح بين 15 إلى 20 بالمائة أو أكثر. معدلات التسرب في أختام الشريط المعدني، تصل إلى 30٪، ليست غير شائعة.

تتكون أختام الفرشاة المتكيفة من آلاف خيوط الفرشاة ذات الختم المثالي الذي يوفر مقاومة عالية للتآكل. لا توجد درجة عالية من المقاومة والعمر الطويل وعدم عودة الانحناء في أختام الشريط المعدني. يمكن ثني كل خيط فرشاة مستقل وقابل للتكيف لاستيعاب أي مخالفات أو تغييرات في فراغات السد والعودة إلى الموضع الأصلي. يدوم الختم الذي يتم صيانته بشكل أكثر فعالية من 2 إلى 5 مرات أطول من ختم الشريط المعدني؛ يعني أكثر من مضاعف مخرجات دوراته.

إن التوافق والتنسيق بين الختم والمبلغين واضح تمامًا. يظهر في الشكل أدناه تأثير ختم الفرشاة السلكية القابل للتكيف بعد 135 يومًا من الاستخدام مع نافخات السخام ذات الضغط العالي 175 رطل لكل بوصة مربعة.

في نظام ختم الفرشاة السلكية القابل للتكيف من شركة Sealeze للـ APH الدوارة، يتم استخدام فرشاة وحامل من الفولاذ المقاوم للصدأ (أو مواد أخرى مناسبة) مع خيارات وميزات مختلفة. يسمح تصميم حامل Sealeze الفريد للمصنعين باستبدال فرش الختم الموجودة بسهولة.

 

يمكن تركيب الفرشاة الجديدة دون الحاجة إلى إعادة ضبط أبعاد الخلوص والختم داخل الحامل.

الميزة المهمة لهذه الميزة هي توفير الوقت وإمكانية إزالة تفاوت المساحات الفارغة.

من أجل إغلاق مسارات تسرب الهواء إلى الغاز ومن الغاز إلى الهواء، تتوفر أنواع مختلفة من الأختام الطرفية والمحورية والقطرية وما بعد الدوار. تعتبر الأختام التي تم فحصها خيارًا مناسبًا لاستبدال أختام الشريط المعدني للأجزاء الطرفية والقطرية والمحورية. تتكون كل فرشاة من آلاف الأسلاك (الأسلاك) ذات المعدن المقاوم للتآكل والتآكل، ومقاوم للحرارة العالية، ومرن وقابل للانحناء. ينحرف كل سلك بشكل مستقل ويتوافق مع المخالفات والاختلافات الموجودة في فراغات السد، ثم يعود إلى حالته الأصلية. التوتر المتأصل في تصميم الفرشاة يقلل من مقدار التمدد والتآكل فيها بسبب ضغوط تغير الشكل تحت تغير الشكل. تتكون هذه الفرشاة من آلاف الأسلاك المرنة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والموجودة بشكل مستقل داخل الغشاء. تم تصميم هذه الأعضاء المتوافقة لتحريف أي اختلافات غير منتظمة أو فجوات والتوافق معها والعودة إلى الموضع الأصلي لضمان الحفاظ على الختم المحكم. تعمل هذه العناصر على زيادة قوة الختم للفرشاة بنسبة تصل إلى 80% دون التضحية بمرونة الختم.

مقارنة الشريط المعدني مع مانع التسرب بالفرشاة

تظهر مقارنة ختم الشريط المعدني البالي مع ختم الفرشاة الجديد أن ختم الفرشاة مرن ويمكن تكييفه مع المساحات الصغيرة. يمكن لهذا النوع من الختم العودة إلى موضعه الأصلي للمساحات الأكبر. لا يتم إغلاق ختم الشريط المعدني العادي بناءً على أصغر مساحات الختم ومساحات الختم الأكبر.

يؤدي استخدام فرشاة مرنة مصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي القابل للطرق (سلسلة الفولاذ المقاوم للصدأ 300) المملوءة بأسلاك الفرشاة إلى تقليل التسرب بنسبة 70-80% دون التضحية بالختم المرن.

أحد عوامل التصميم المناسب للعزل المائي هو ضرورة تركيبه بسهولة. يتيح التصميم الذي قدمته الشركة الاستبدال السريع للأختام البالية بسعر أقل من سعر Sealeze.

أختام الفرشاة السلكية Sealeze APH مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مع مساحة أقل مثل أختام OEM. يسمح تصميم خرطوشة الختم القابلة للاستبدال باستبدال الأختام بسرعة وسهولة.

بالتأكيد، في المستقبل، يمكن تحريك فرشاة الختم في نصف الوقت المطلوب مقارنة بختم OEM وتقليل التكاليف. هنا، يتم تحريك الفرشاة فقط، وليس الحامل؛ لأنه يتم فقدان المثبات المتبقي خلال الوقت المحسوب لعملية المحاذاة. مع هذا النظام، يتم وضع المثبات في مكانه للتثبيت والقفل. يحافظ نظام إغلاق الفرشاة سريع القفل على فرشاة الغلق في مكانها أثناء الخدمة، ولكن في رحلات APH، يتم استبدال الفرش بسرعة بأخرى جديدة دون فقدان إعدادات مساحات الغلق. الأدوات اللازمة لاستبدال فرشاة العزل المائي هي مفك براغي وزوج من الزردية. ليست هناك حاجة للطحن واللحام لهذا العمل.