محمد میرزائی- رئیس امور بهینه سازی در تاسیسات و تجهیزات

                                                                 سعید شمسعلی زاده - کارشناس ارشد بهینه سازی انرژی در تاسیسات

محصولات احتراق هنگام خروج از دیگ یا بویلر هنوز مقادیر زیادی حرارت و انرژی دارند که اگر به شکلی بازیافت نشوند از مسیر دودکش به هدر می‌روند. نصب ریکوپراتور یا همان پیش‌گرم‌کن هوا یکی از این راهکارهاست که می‌تواند تا 25درصد صرفه‌جویی به همراه داشته باشد. ریکوپراتور (Recuperator) یا بازیاب حرارت یک مبدل جریان ناهم‌سو (counter flow) است که برای بازیابی انرژی موجود در گازهای خروجی استفاده می‌شود و گرمای گازهای خروجی از بویلر را به هوای سرد ورودی به مشعل منتقل کرده و هم از هدررفت انرژی می‌کاهد و هم دمای شعله را افزایش داده و بازده احتراق را بهبود می‌بخشد.

نصب و استفاده از ریکوپراتورها در نیروگاه‌های بزرگ از راه‌کارهای متداول برای صرفه‌جویی و کاهش هزینه‌های بهره‌برداری است. در دیگ و بویلرهای کوچک در ابعاد خانگی و تجاری با ظرفیت‌های 60000 تا 250000 کیلوکالری در ساعت، به جای نصب دستگاه مستقل ریکوپراتور بیش‌تر از مشعل‌های ریکوپراتورـ‌سرخود استفاده می‌کنند. در این مشعل‌ها ریکوپراتور یا پیش‌گرم‌کن به شکل یک‌پارچه یا سرخود روی مشعل نصب شده است.

عوامل موثر در عملکرد ریکوپراتور این‌ها هستند:

• میزان هدررفت حرارت گازهای خروجی از دودکش
• شکل، طراحی و سطح مفید موجود در ریکوپراتور برای تبادل حرارت
• مدت زمان عبور هوای تازه از ریکوپراتور
• ضریب هدایت حرارتی ماده مورد استفاده در ریکوپراتور

ریکوپراتورها از نظر شکل تبادل حرارتی به سه گروه هواـ‌هوا، هواـ‌مایع و مایع‌ـ‌مایع دسته‌بندی می‌شوند. ریکوپراتورهای مایع‌ـ‌مایع بیش‌تر در واحدهای صنعتی شیمیایی، صنایع پالایشگاهی و چرخه‌های بسته فرایندی مانند فرایند جذب آمونیاک‌ـ‌آب، لیتیم‌برم‌ـ‌آب و یا چرخه‌های تبریدی و برای بازپس‌گیری حرارت استفاده می‌شوند.

ریکوپراتورهای هواـ‌هوا بیش‌تر در واحدهای صنعتی بزرگ به عنوان مبدل حرارتی برای بازیابی و بهینه‌سازی انرژی استفاده می‌شوند و در بخش‌های ورودی و خروجی سیستم‌هایی قرار می‌گیرند که هوا نقش سیال خنک‌کننده یا گرم‌کننده را دارد. در این سیستم‌ها، ریکوپراتور هوا را از گرمای زاید تولید شده بازپس می‌گیرد. برای افزایش بهره‌وری کلی در فرایندهای با چرخه بسته، ریکوپراتورها بیش‌تر در قسمتی که بخش احتراق موتور گرمایی وجود دارد، تعبیه می‌شوند. برای نمونه در موتورتوربین‌های گازی، نخست هوا فشرده می‌شود و سپس با سوخت مخلوط شده و عمل احتراق برای چرخاندن پره‌های توربین رخ می‌دهد. در این فرایند ریکوپراتور بخشی از حرارت زاید تولید‌شده در قسمت خروجی سیستم را به بخش فشرده‌سازی هوا برمی‌گرداند. هوای برگردانده شده نسبت به هوای تازه گرم‌تر است و باعث پیش‌گرم‌شدن کل هوای ورودی به محفظه احتراق می‌شود که این افزون بر صرفه‌جویی در هزینه‌های آماده‌سازی هوای ورودی، باعث احتراق مطلوب‌تر و کاهش سوخت مورد نیاز برای رسیدن به دمای پیش‌بینی‌شده ورودی توربین نیز می‌شود.

در سیستم‌های گرمایش، تهویه و سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC) هم ریکوپراتورها به شکل گسترده برای بازیابی حرارت از هوای خروجی و برگرداندن هوا به جو استفاده می‌شود. ساختار این دستگاه‌ها شامل مجموعه‌ای از ورق‌های موازی از جنس آلومینیوم، پلاستیک، فولاد ضدزنگ و الیاف مصنوعی هستند که به صورت یک در میان هر جفت از آن‌ها در هم ادغام شده و تشکیل کانال‌هایی با زوایای معینی نسبت به هم می‌دهند که از درون آن‌ها هوای ورودی و خروجی جریان می‌یابد. با شارش هوا، حرارت از هوا به صفحات یا بالعکس منتقل می‌شود.

نوشتن دیدگاه