اثرات بلودان پیوسته یا بلودان اتوماتیک (TDS) در بویلر بخار (دیگ بخار) در کاهش مصرف انرژی به کمک تجهیزات اتوماسیون بخار تولید شرکت ویرا

تی دی اس (TDS) یا ذرات معلق در آب بویلر بخار چیست؟

بویلرهای بخار (دیگ های بخار) نقش حیاتی در بسیاری از صنایع برای تولید بخار و تأمین نیازهای انرژی دارند. آب تغذیه بویلرها حاوی سطوح مختلفی از ناخالصی‌ها است که شامل جامدات محلول، جامدات معلق و گازهای محلول می‌شود. این ناخالصی‌ها می‌توانند مشکلات جدی برای عملکرد بویلر‌ها ایجاد کنند.

جامدات محلول مانند نمک‌ها و مواد معدنی می‌توانند باعث تشکیل رسوبات شوند،  جامدات معلق نیز می‌توانند به تشکیل لجن منجر شوند و گازهای محلول مانند اکسیژن و دی‌اکسید کربن می‌توانند خوردگی را تسریع کنند. حتی با وجود تصفیه آب تغذیه، سطح بالایی از این ناخالصی‌ها ممکن است در آب باقی بماند.

هنگامی که آب بویلر تبخیر می‌شود، غلظت نمک‌ها و مواد معدنی در آب باقی‌مانده افزایش می‌یابد که منجر به افزایش TDS (کل مواد جامد محلول) می‌شود.

مقدار بالای تی دی اس در بویلر بخار چه مشکلاتی ایجاد میکند؟

TDS بالا می‌تواند مشکلات زیر را ایجاد کند:

• انتقال آب به مسیرهای انتقال بخار : انتقال آب به خطوط بخار ممکن است باعث ضربه قوچ (چکش بخار)، خوردگی و ایجاد رسوبات شود.
• تشکیل لجن:  تجمع جامدات معلق در قسمت پایین بویلر که می‌تواند انتقال حرارت را مختل کند.
• جرم‌گیری لوله‌های بویلر:  رسوب‌گذاری روی سطوح انتقال حرارت که راندمان را کاهش داده و عملکرد شیرهای کنترل و تله بخار را مختل می‌کند.

رسوبات و لجن‌ها می‌توانند باعث افزایش هزینه سوخت، کاهش انتقال حرارت و راندمان بویلر شوند. به عنوان مثال، رسوب کربنات کلسیم به ضخامت 1 میلی‌متر می‌تواند هزینه سوخت را تا 3 درصد افزایش دهد و رسوب سیلیکات به ضخامت 1 میلی‌متر می‌تواند این هزینه را تا 8 درصد افزایش دهد.

سیستم بلودان پیوسته (بلودان اتوماتیک بالا) در یک بویلر بخار (دیگ بخار)

ذرات جامد حل شده و معلق در آب بویلر برای کنترل کیفیت آب بویلر مهم هستند. سطح TDS باید در محدوده تعیین شده توسط سازنده بویلر بخار و دستورالعمل‌های قابل اجرا باقی بماند. مقدار زیاد جامدات محلول (TDS) می‌تواند مشکلات زیادی مانند انتقال آب و تشکیل رسوب ایجاد کند. لایه رسوب، ناشی از رسوب ناخالصی‌هایی است که از آب تغذیه مستقیماً در بویلر بر روی سطوح انتقال حرارت می‌نشیند یا از مواد معلق در آب می‌آید که سخت و چسبنده می‌شود. تبخیر در بویلر باعث افزایش غلظت ناخالصی‌ها می‌شود. این امر از انتقال حرارت جلوگیری می‌کند و منجر به گرم شدن بیش از حد لوله‌های بویلر می‌شود. هر چه گرمای کمتری روی این سطوح منتقل کنند، خطرات آن بیشتر است.

بلودان از کف، به تنهایی نمی‌تواند مشکل تشکیل لایه رسوب را برطرف کند، اما می‌تواند هدایت و کیفیت آب بویلر را در سطح مطلوب نگه دارد اما با سنجش دوز شیمیایی آب تغذیه می‌توان به جلوگیری از تشکیل لایه رسوب کمک کرد.

غلظت بالای ذرات جامد محلول و معلق نه تنها از انتقال حرارت جلوگیری می‌کند، بلکه باعث کف شدن آب بویلر می‌شود. این می‌تواند منجر به انتقال ذرات جامد و آب به همراه بخار به خطوط لوله شود. انتقال ذرات جامد و آب به همراه بخار را اصطلاحا Water Carryover  می­نامند. Water Carryover باعث کاهش کیفیت بخار می‌شود و می‌تواند آسیب زیادی به وسایل نصب شده وارد کند.

سیستم کنترل خودکار ناخالصی­ های آب در بویلر بخار (Steam boiler automatic TDS)

سیستم کنترل اتوماتیک بلودان بویلر بخار ، میزان رسانائی آب در محفظه بویلر را را با پراب یا سنسور رسانائی نصب شده بر روی بویلر اندازه گیری نموده و با حداکثر مقدار رسانایی تنظیم شده در کنترلر مقایسه می‌کند و سعی می‌کند با باز و بسته کردن شیر بلودان پیوسته رسانایی آب در بویلر را ثابت نگه دارد. این کارآمدترین سیستم برای بلودان سطح بالا در بویلرهای بخار است.

تصویر 1 – سیستم بلودان خودکار TDS به کمک محصولات شرکت VIRA

اگر مقدار رسانایی،  بالاتر از حداکثر مقدار رسانایی مجاز (تنظیم شده) باشد، آب بویلر بخار تا زمانی که مقدار رسانایی به کمتر از مقدار تنظیم شده برسد، تخلیه می‌شود. اگر مقدار هدایت آب بویلر بخار کمتر از مقدار تنظیم شده باشد، شیر بلودان موقعیت بسته خود را حفظ می‌کند.

از سوی دیگر، پراب رسانایی که بر روی بویلر قرار دارد به طور مداوم رسانایی آب بویلر بخار را کنترل می‌کند. مقدار جریان اندازه‌گیری شده با نقطه تنظیم در کنترلر مقایسه می‌شود. اگر رسانایی آب بالاتر از مقدار تنظیم شده باشد، شیر تغذیه به طور مداوم کار می‌کند تا زمانی که مقدار رسانایی کمتر از مقدار تنظیم شده در کنترلر باشد. اگر پایین‌تر از نقطه تنظیم باشد، شیر تغذیه در وضعیت بسته خود باقی می‌ماند.

تصویر 2- سیستم بلودان اتوماتیک تولید شرکت VIRA

ویرا دو نوع سیستم بلودان اتوماتیک BS4 و BS4-T را ارائه می‌دهد. برخلاف سیستم BS4، سیستم بلودان BS4-T دارای ویژگی جبران دما است. این ویژگی عملکرد سیستم را برای جبران اثرات ناشی از تغییرات دما تنظیم می‌کند. در نتیجه، سیستم BS4-T تحت تأثیر تغییرات دما و فشار در بویلر قرار نمی‌گیرد و برای هر شیفت، نیازی به کالیبراسیون ندارد.

مزایای کنترل خودکار TDS در بویلر بخار چیست؟

• کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات:  با به حداقل رساندن میزان رسوبات و انتقال آن به خطوط لوله‌کشی و سیستم تاسیسات، هزینه‌های مربوط به نگهداری و تعمیرات کاهش می‌یابد.
• بخار تمیزتر و کارآمدتر:  استفاده از سنجش خودکار TDS باعث تولید بخار با کیفیت بالاتر و کارایی بیشتر می‌شود.
• صرفه‌جویی در انرژی:  این سیستم به بهینه‌سازی مصرف انرژی کمک می‌کند و باعث کاهش هزینه‌های انرژی می‌شود.
• کاهش هزینه‌های عملیاتی:  با مصرف کمتر آب تغذیه، کاهش نیاز به تصفیه شیمیایی و افزایش راندمان گرمایش، هزینه‌های عملیاتی کاهش می‌یابد.
• صرفه‌جویی بالقوه با استفاده از سیستم‌های بازیاب گرمای از دست رفته در بلودان:  در صورت نصب سیستم بازیاب گرمای از دست رفته در بلودان، می‌توان از صرفه‌جویی‌های بیشتری بهره‌مند شد.
• مزایای اتوماسیون:  استفاده از سیستم‌های خودکار باعث کاهش نیاز به نیروی انسانی و افزایش کارایی می‌شود.

مقایسه بلودان دستی و اتوماتیک

بلودان اتوماتیک به دلیل دقت بالاتر و کاهش هدررفت آب و انرژی، کارایی بیشتری دارد. این سیستم با استفاده از سنسورهای TDS و کنترل‌های خودکار، به طور مداوم میزان ناخالصی‌ها را اندازه‌گیری کرده و فرآیند بلودان را بهینه‌سازی می‌کند.

نمودارهای ارائه شده در ادامه،  بلودان به روش دستی و اتوماتیک را نشان می­دهد. در این نمودارها، تغییرات میزان ناخالصی‌های آب بویلر در 24 ساعت نمایان است. در تصویر 3، که به بلودان به روش متناوب اشاره دارد، تغییرات میزان ناخالصی نسبت به مقدار تنظیمی در بازه­های میان هر دوره تخلیه بلودان، مشهود است. اما در تصویر 4، به علت استفاده از روش خودکار، میزان ناخالصی آب بویلر، دائما مورد سنجش قرار گرفته، و در یک دوره 24 ساعته، میزان ناخالصی آب بویلر، در بازه­های بسیار کوچک و نزدیک به میزان تنظیمی قرار دارد.

همین موضوع نشان می­دهد که اتلاف انرژی در هربار بلودان به روش دستی، بسیار بالاتر از حالت اتوماتیک است.

همین امر را می­توان با ذکر یک مثال به صورت کمی مورد بررسی قرار داد.

تصویر 3- نمودار بلودان بر حسب زمان در یک بویلر بخار درطی 4 دوره در 24 ساعت به صورت دستی

تصویر 4- نمودار  بلودان بر حسب زمان در یک بویلر بخار در طی 4 دوره در 24 ساعت به صورت اتوماتیک (بلودان پیوسته)

به صورت علمی و در قالب یک مثال، می توان نشان داد،  در یک بویلر بخار 5 تن، در اثر بهره گیری از سیستم بلودان خودکار، یا به عبارت دیگر استفاده از تجهیز بلودان اتوماتیک، می‌توان از هدر رفت مقداری بیش از 6 میلیون کیلو ژول در هر روز، جلوگیری کرد.

مزایای سیستم بلودان پیوسته در بویلر بخار چیست؟

• هزینه‌ها : بلودان دستی هزینه نصب و نگهداری کمتری دارد، اما در بلندمدت به دلیل هدررفت آب و انرژی، هزینه‌های بیشتری را به همراه دارد. در مقابل، بلودان اتوماتیک با کاهش هدر رفت‌ها و بهبود کارایی، می‌تواند در طولانی‌مدت هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد.
• نیاز به نیروی انسانی:  بلودان دستی نیاز به نیروی انسانی بیشتری دارد، زیرا اپراتورها باید به صورت مداوم فرآیند بلودان را نظارت و تنظیم کنند. در حالی که بلودان اتوماتیک نیاز به نظارت کمتری دارد و می‌تواند به صورت خودکار و بدون دخالت انسانی عمل کند، که این امر باعث کاهش نیاز به نیروی انسانی و کاهش احتمال خطای انسانی می‌شود.

نتیجه‌گیری

با توجه به مقایسه‌های انجام شده، بلودان اتوماتیک به دلیل دقت بالا، کاهش هدررفت و بهبود کارایی، برای صنایع بزرگ و موتورخانه‌های به روز بهینه‌تر است. اما در مواردی که هزینه نصب و نگهداری اهمیت بیشتری دارد، و یا صرفه جوبی در مصرف انرژی و یا کاهش عمر بویلر و تجهیز، اهمیت جاری پروژه نیست، بلودان دستی می‌تواند گزینه مناسبی باشد!

برای مشاهده تجهیزات تی دی اس پیوسته، تولید محصول شرکت ویرا (تولید ترکیه)، ارایه شده توسط نمایندگی قانونی این شرکت در ایران، شرکت فیاماک، به بخش تجهیزات اتوماسیون بویلر بخار، مراجعه فرمایید.