بررسی انرژی کوره ها و ریبویلر ها در جهت کاهش مصرف سوخت

تعداد صفحات :  ۱۲۴  نوع فایل : WORD   موضوع :مهندسی شیمی

فصل اول
احتراق:

احتراق عبارت است از ترکیب شیمیایی سریع اما کنترل شده مواد سوختی با اکسیژن (هوا).که با تولید حرارت و نور زیاد همراه است . و یا به عبارتی واکنش شیمیایی ترکیب سوخت و هوا را احتراق می نامند. و عواملی از قبیل فشار، درجه حرارت و میزان اختلاط هوا و سوخت به شدت بر عمل احتراق تاثیر می گذارند.
طراحی کوره بر اساس ترکیب کامل سوخت با هوا یا اکسیژن بوده که محصولاتی از قبیل co2 و بخار آب در اثر فرایند احتراق تولید می گردد. فرایند احتراق عبارت است از تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی حرارتی.
انفجار و سوختن نیز از همین نوع واکنشها هستند ولی سرعت واکنش در آنها با یکدیگر بسیار متفاوت است. واژه اکسیداسیون به معنای واکنش شیمیایی آرام اکسیژن با مواد سوختی است که بدون تولید نور و حرارت سریع است. هر چند کل حرارت تولید شده ممکن است قابل توجه باشد اما چون سرعت واکنش بسیار پایین است واژه احتراق در مورد آنها صادق نیست. انواع احتراق عبارت است از:
۱-احتراق لحظه ای
۲-احتراق ایده آل
۳-احتراق کامل
۴-احتراق ناقص
۵-احتراق عادی
۶-احتراق انفجاری
۱- احتراق لحظه ای:زمانی که گرمای تولید شده در اثر اکسیداسیون مواد اکسید شونده به محیط منتقل نشود، دمای اکسید شونده به تدریج بالا رفته تا به دمای اشتعال می رسد و ماده به همراه تولید شعله می سوزد. این پدیده را احتراق لحظه ای گویند.
۲- احتراق ایده آل: عبارت است از سوزاندن کامل سوخت با مقدار هوای نظری لازم (THEORETICAL ). مقدار هوای نظری، (حداقل) مقدار اکسیژن لازم جهت واکنش کامل مواد سوختنی است.
۳- احتراق کامل: عبارت است از سوزاندن کلیه موادتشکیل دهنده سوخت وتبدیل آنها به دی اکسیدکربن وآب درمجاورت اکسیژن کافی.
۴-احتراق ناقص: احتراق ناقص یا جزیی زمانی روی می دهدکه محصولات احتراق علاوه بردی اکسیدکربن وآب دارای مونوکسیدکربن. هیدروژن ویا آلدئیدهاباشند. این پدیده دراثر فقدان اکسیژن کافی ویاسردبودن محیط به وجود می آید.
۵- احتراق عادی: عبارت است از سوزاندن سوخت بدون تغییرسریع وزیادفشاردرسطح احتراق.
۶-احتراق انفجاری: انتشارسریع شوک فشاری ناشی از احتراق درمحیط سوخت گازی.

سوخت:
سوخت عبارت است از ماده ای که با واکنش سریع با اکسیژن، تولید حرارت زیادمی کند. سوخت غالبا ازکربن وهیدروژن تشکیل شده است و به سه صورت جامد (چوب، ذغال سنگ،۰۰۰) مایع (مواد و برشهای نفتی، یامایعات حاصل از ذغال سنگ،۰۰۰) وگاز (گازطبیعی، گازسوخت پالایشگاهها و دیگرصنایع نفتی ،۰۰۰) وجود دارد.
درموقع احتراق. گازهای تولیدشده ایجادحرارت ونورمی کندکه به شعله موسوم است. تمام سوخت ها به جز کربن. برای سوختن اول بایستی به شکل بخار یا گاز درآیند هرسوخت در دمای مناسبی قابل احتراق است که آن راAuto Ignition Temperature می نامند. دراین دما، سوخت در مجاورت اکسیژن و بدون عوامل خارجی دیگر مثل جرقه یا شعله ایجاد احتراق پایداری خواهد داشت.
Fire Point دمائی است کمتراز Auto Ignition Temperature که در آن به قدر کافی بخار سوخت تولیدمی شود تا در مجاورت اکسیژن(هوا) و به کمک عامل خارجی مثل جرقه یا شعله ایجاد احتراق پایداری بنماید.
Flash Point دمائیست کمتراز Fire Point که درآن مقداربخارحاصل از سوخت فقط برای ایجاد شعله ناگهانی و ضعیفی. آن هم در مجاورجرقه یا شعله و بدون پایداری، کفایت خواهدکرد.
برای ایمنی درنگهداری وحمل و نقل مواد نفتی لازمست که دمای آنها ازFlash Point حداقل F º ۱۰-۲۰ کمترباشد. بنابراین دانستن این دما برای هر ماده نفتی اهمیت زیادی دارد.

سوخت های مورداستفاده درپالایشگاهها:
درپالایشگاه این سوخت ها به کار می رود: سوخت گاز (Fuel Gas) ،گازطبیعی (Natural Gas ) و نفت کوره (Fuel Oil) .
درکوره واحد تقطیراتمسفریک به عنوان یکی از سوختهای مصرفی. گازهای غیر قابل میعان برج در خلاء (Noncondensible Gas) مورداستفاده قرارمی گیرد.
دردیگهای بخار(Utility) ازبنزین واحد کاهش گرانروی به عنوان سوخت سوم استفاده می شود (که به علت داشتن گرانروی وترکیبات غیراشباع برای موتورهای بنزینی مناسب نیست).
خواص مهم سوختها:
۱- ارزش حرارتی: مقدار حرارتی که به ازای احتراق واحد سوخت حاصل می شود را ارزش حرارتی آن می نامند. این واحد می تواند بر حسب وزن یا حجم باشد. درصد عناصرکربن وهیدروژن در سوختهای گوناگون متفاوت است. درسوختهای سبک پالایشگاه مثل سوختهای گازی( Fuel Gas )یا گاز طبیعی(Natural Gas ) درصد هیدروژن بیشتر و در سوختهای سنگین ترمثل نفت کوره کمتر است. هر چه درصد هیدروژن بیشتر باشد معمولاْ وزن مخصوص سوخت هم کمترخواهد بود. بنابراین ارزش حرارتی سوختهاهم متفاوت می شوند.
به بیان روشنتر ارزش حرارتی وزنی سوختهای سبک(یعنی با وزن مخصوص کم) بیشتراز سوختهای سنگین خواهد شد. به عکس ارزش حرارتی حجمی سوختهای سنگین بیشترازسوختهای سبک می باشد.

فصل اول
احتراق:

احتراق عبارت است از ترکیب شیمیایی سریع اما کنترل شده مواد سوختی با اکسیژن (هوا).که با تولید حرارت و نور زیاد همراه است . و یا به عبارتی واکنش شیمیایی ترکیب سوخت و هوا را احتراق می نامند. و عواملی از قبیل فشار، درجه حرارت و میزان اختلاط هوا و سوخت به شدت بر عمل احتراق تاثیر می گذارند.
طراحی کوره بر اساس ترکیب کامل سوخت با هوا یا اکسیژن بوده که محصولاتی از قبیل co2 و بخار آب در اثر فرایند احتراق تولید می گردد. فرایند احتراق عبارت است از تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی حرارتی.
انفجار و سوختن نیز از همین نوع واکنشها هستند ولی سرعت واکنش در آنها با یکدیگر بسیار متفاوت است. واژه اکسیداسیون به معنای واکنش شیمیایی آرام اکسیژن با مواد سوختی است که بدون تولید نور و حرارت سریع است. هر چند کل حرارت تولید شده ممکن است قابل توجه باشد اما چون سرعت واکنش بسیار پایین است واژه احتراق در مورد آنها صادق نیست. انواع احتراق عبارت است از:
۱-احتراق لحظه ای
۲-احتراق ایده آل
۳-احتراق کامل
۴-احتراق ناقص
۵-احتراق عادی
۶-احتراق انفجاری
۱- احتراق لحظه ای:زمانی که گرمای تولید شده در اثر اکسیداسیون مواد اکسید شونده به محیط منتقل نشود، دمای اکسید شونده به تدریج بالا رفته تا به دمای اشتعال می رسد و ماده به همراه تولید شعله می سوزد. این پدیده را احتراق لحظه ای گویند.
۲- احتراق ایده آل: عبارت است از سوزاندن کامل سوخت با مقدار هوای نظری لازم (THEORETICAL ). مقدار هوای نظری، (حداقل) مقدار اکسیژن لازم جهت واکنش کامل مواد سوختنی است.
۳- احتراق کامل: عبارت است از سوزاندن کلیه موادتشکیل دهنده سوخت وتبدیل آنها به دی اکسیدکربن وآب درمجاورت اکسیژن کافی.
۴-احتراق ناقص: احتراق ناقص یا جزیی زمانی روی می دهدکه محصولات احتراق علاوه بردی اکسیدکربن وآب دارای مونوکسیدکربن. هیدروژن ویا آلدئیدهاباشند. این پدیده دراثر فقدان اکسیژن کافی ویاسردبودن محیط به وجود می آید.
۵- احتراق عادی: عبارت است از سوزاندن سوخت بدون تغییرسریع وزیادفشاردرسطح احتراق.
۶-احتراق انفجاری: انتشارسریع شوک فشاری ناشی از احتراق درمحیط سوخت گازی.

سوخت:
سوخت عبارت است از ماده ای که با واکنش سریع با اکسیژن، تولید حرارت زیادمی کند. سوخت غالبا ازکربن وهیدروژن تشکیل شده است و به سه صورت جامد (چوب، ذغال سنگ،۰۰۰) مایع (مواد و برشهای نفتی، یامایعات حاصل از ذغال سنگ،۰۰۰) وگاز (گازطبیعی، گازسوخت پالایشگاهها و دیگرصنایع نفتی ،۰۰۰) وجود دارد.
درموقع احتراق. گازهای تولیدشده ایجادحرارت ونورمی کندکه به شعله موسوم است. تمام سوخت ها به جز کربن. برای سوختن اول بایستی به شکل بخار یا گاز درآیند هرسوخت در دمای مناسبی قابل احتراق است که آن راAuto Ignition Temperature می نامند. دراین دما، سوخت در مجاورت اکسیژن و بدون عوامل خارجی دیگر مثل جرقه یا شعله ایجاد احتراق پایداری خواهد داشت.
Fire Point دمائی است کمتراز Auto Ignition Temperature که در آن به قدر کافی بخار سوخت تولیدمی شود تا در مجاورت اکسیژن(هوا) و به کمک عامل خارجی مثل جرقه یا شعله ایجاد احتراق پایداری بنماید.
Flash Point دمائیست کمتراز Fire Point که درآن مقداربخارحاصل از سوخت فقط برای ایجاد شعله ناگهانی و ضعیفی. آن هم در مجاورجرقه یا شعله و بدون پایداری، کفایت خواهدکرد.
برای ایمنی درنگهداری وحمل و نقل مواد نفتی لازمست که دمای آنها ازFlash Point حداقل F º ۱۰-۲۰ کمترباشد. بنابراین دانستن این دما برای هر ماده نفتی اهمیت زیادی دارد.

سوخت های مورداستفاده درپالایشگاهها:
درپالایشگاه این سوخت ها به کار می رود: سوخت گاز (Fuel Gas) ،گازطبیعی (Natural Gas ) و نفت کوره (Fuel Oil) .
درکوره واحد تقطیراتمسفریک به عنوان یکی از سوختهای مصرفی. گازهای غیر قابل میعان برج در خلاء (Noncondensible Gas) مورداستفاده قرارمی گیرد.
دردیگهای بخار(Utility) ازبنزین واحد کاهش گرانروی به عنوان سوخت سوم استفاده می شود (که به علت داشتن گرانروی وترکیبات غیراشباع برای موتورهای بنزینی مناسب نیست).
خواص مهم سوختها:
۱- ارزش حرارتی: مقدار حرارتی که به ازای احتراق واحد سوخت حاصل می شود را ارزش حرارتی آن می نامند. این واحد می تواند بر حسب وزن یا حجم باشد. درصد عناصرکربن وهیدروژن در سوختهای گوناگون متفاوت است. درسوختهای سبک پالایشگاه مثل سوختهای گازی( Fuel Gas )یا گاز طبیعی(Natural Gas ) درصد هیدروژن بیشتر و در سوختهای سنگین ترمثل نفت کوره کمتر است. هر چه درصد هیدروژن بیشتر باشد معمولاْ وزن مخصوص سوخت هم کمترخواهد بود. بنابراین ارزش حرارتی سوختهاهم متفاوت می شوند.
به بیان روشنتر ارزش حرارتی وزنی سوختهای سبک(یعنی با وزن مخصوص کم) بیشتراز سوختهای سنگین خواهد شد. به عکس ارزش حرارتی حجمی سوختهای سنگین بیشترازسوختهای سبک می باشد.

فهرست مطالب

احتراق

سوخت های مورداستفاده درپالایشگاهها

خواص مهم سوختها

کوره ها

تاریخچه کوره های اولیه

تکامل کوره های جدید

کاربرد کوره ها در صنایع نفت

موارد مهم در انتخاب کوره ها

مصالح ساخت و اجزاء اصلی کوره ها، جنبه های مکانیکی

طراحی لوله ها

مشعل

انواع مشعل ها

روشهای کنترل هوای اضافی در کوره ها

دودکش ها

انتقال حرارت در کوره ها

طراحی کوره ها

تعیین افت فشار در لوله ها

نتیجه گیری و پیشنهادات

منابع

انجام پروژه های مهندسی شیمی

پروژه های مهندسی نفت

پروژه های مهندسی شیمی

دانلود انواع پرسشنامه