دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی- مهندسی فرآیند
عنوان:
بررسی تجهیزات رکوپراتور برای بازیابی انرژی از گازهای زاید پالایشگاهی

چکیده:

رکوپراتور یک مبدل جریان مخالف است که به منظور بازیابی انرژی در گازهای خروجی استفاده میشود در خیلی از انواع فرآیندهای احتراق برای بهینه سازی تولید انرژی به کار می رود و یک رکوپراتور گرمای احتراق برای گرمایش فرآیندهای دیگر استفاده میکند.

رکوپراتور اغلب به صورت پیوسته با بخش Burner برای افزایش کا رایی کل سیستم، به کار می روند. برای مثال در یک کوره یا توربین گازی هوا و با سوخت مخلوط می شود و سپس عملیات احتراق صورت می پذیرد. رکوپراتور انتقال حرارت را بین انرژی گازهای زائد خروجی با سیال دیگر برای نمونه هوای ورودی به محفظه احتراق را فراهم مینماید.

مقدمه
در حال حاضر وضعیت مصرف انرژی در بخش صنعت به گونهای است که از نظر مقدار، حدود 3,29 درصد واز نظر ارزش حدود 4,20 درصد از کل مصرف نهایی انرژی کشور را به خود اختصاص داده است. کل مصرف انرژی بخش صنعت در سال 1384 معادل 7,36 میلیون بشکه نفت خام بوده که ارزش آن بیش از 7,4 میلیارد دلار است.
بخش عمده انرژی مورد نیاز صنایع، از احتراق سوختهای فسیلی تامین میشود. از اینرو کمتر صنعتی را میتوان یافت که به نوعی از سیستمهای احتراقی بهره مند نباشد. بدون استثناء در هر سیستم احتراقی، وجود مشعل برای تولید انرژی حرارتی، ضروری است. از طرف دیگر بخش عمدهای استفاده این مشعلها در رابطه با کورههای صنعتی و توربینهای گازی میباشد.
برخی از موارد استفاده از این تجهیزات در صنایع عبارتند از:

• کورههای ذوب و تصفیه فلزات

• کورههای عملیات حرارتی

• کورههای آهنگری

• کورههای کاشی و سرامیک

• کورههای سیمان

• کورههای صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی

• کورههای صنایع شیمیایی

• کورههای پخت و فراوری محصولات غذایی

• توربینهای گازی نیروگاههای تولید برق

از آنجایی که معمولا در سیستمهای با دمای بالا اتلاف انرژی زیاد است، و از طرفی فرآیند احتراق نیز همواره در دمای بالا صورت میگیرد، در بیشتر موارد پتانسیل صرفه جویی انرژی در سیستمهای احتراقی یک واحد صنعتی، بیش از سایر قسمتهای آن میباشد. بنابراین با توجه به گستردگی استفاده از سیستمهای احتراقی در صنایع، در صورت توجه به بهینه سازی این تجهیزات، به مقدار زیادی در مصرف سوخت واحدهای صنعتی صرفه جویی خواهد شد.

بعلاوه وقتی از عمر کوره و سیستم احتراقی، بیش از 10 سال میگذرد، این بدان معنی است که بازده آن در بهترین شرایط کمتراز 55 درصد است. به عبارت دیگر، این سیستم تقریباً نیمی از انرژی حرارتی سوخت را تلف میکنند. همواره بخش عمده ای از تلفات انرژی سیستم را مقدار قابل ملاحظه ای میتوان کاهش داد.

در صورتیکه بتوان با استفاده از تجهیزاتی از انرژی این گازها استفاده کرد و هوای مورد نیاز را برای احتراق پیش گرم کرد، به مقدار قابل ملاحظه ای در مصرف سوخت صرفهجویی میشود. انجام این کار ضمن بهبود فرآیند احتراق و افزایش دمای شعله از احتراق ناقص سوخت نیز جلوگیری میکند.

فصل اول

1- مباحث کلی پیرامون اتلاف انرژی

1-1- بازیابی انرژی های اتلاف شده

منظور از گرمای ا تلاف شده گرمایی است که در خلال فرآیندهای احتراق سوخت و یا واکنش شیمیایی تولید می شود و سپس در محیط آزاد می شود هر چند این گرما هنوز هم می تواند برای موارد مفید و اقتصادی استفاده شود اما معمولا بواسطه تجهیزات مکانیکی برای نمونه مکنده ها یا دودکشها از فرآیند با انرژی فراوان خارج میگردند.

استراتژی که چطور این گرما را بازیابی کنیم وابسته به محدوده دمایی گازی است که گرمای آن اتلاف میشود و شامل اقتصاد فرآیند هم میباشد. بسیاری از این گازهای حاصل از احتراق به وسیله بویلرها و کورهها و در بعضی موارد توسط توربینهای گازی تولید میگردد. اگر توانایی داشته باشیم که مقداری از گرمای هدررفته را بازیابی کنیم میتوان در مقدار قابل توجهی از سوخت هم صرفه جویی کرد. هرچند نمیتوان همه انرژی گازهای خروجی را بازیابی کرد اما حتی بازیابی کمی از این انرژی میتواند صرفهجویی قابل ملاحظهای را به دنبال داشته باشد.

2-1- خصوصیات گرمای تلف شده

انرژی در واقع می تواند بشکل گوناگون اتلاف شود برای نمونه در دماهای پایین به وسیله سرد کردن آب و در دماهای بالا از گرمای گازهای خروجی از کوره های صنعتی این اتلاف صورت میپذیرد. معمولا در بازیابی گرما دماهای بالاتر دارای ظرفیت های بالاتر هستند و از لحاظ اقتصادی به صرفه تر هستند همچنین استفاده از دستگاههای بازیابی انرژی در این محدوده صرفه جویی بالاتری را به همراه خواهد داشت زیرا بازگشت سرمایه کوتاهتری را به همراه دارند.

برای نمونه تجهیزات پیش گرمایش هوای ورودی به محفظه احتراق بویلرها از این دسته از این تجهیزات میباشد.

قابل توجه است که با بازیابی گرما در بالاترین دما در یک سیستم قادر هستیم به صورت عملی در بالاترین پتانسیل دمایی بیشترین مقدار انرژی را بازیابی کنیم . سیستمهای پیش گرمکن هوا نمونه ای مناسبی از این دسته تجهیزات میباشند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.