شبیه سازی حرارتی بویلرهای فایرتیوب به منظور تعیین شرایط بهینه عملکردی

بویلرهای فایرتیوب به بویلرهایی گفته می شود که در آنها محصولات احتراق، درون لوله ها و آب در پوسته بویلر و پیرامون لوله ها جریان دارد. با توجه به بخش عمده مصرف انرژی در تولید بخار و آب گرم، بویلرهای فایرتیوب و کیفیت کارکرد آنها جهت مصرف کمتر سوخت و انرژی، بایستی مورد توجه قرار گیرند. بهبود جزئی در بازدهی بویلرها می تواند منجر به ذخیره سازی اساسی انرژی گردد و حتی کوچکترین تغییرات در جهت افزایش راندمان بویلرها در کشور، از نقطه نظر حجمی و ارزش سوخت بسیار حائز اهمیت است. در بویلر، پارامترها و متغیرهای مختلفی به هم وابسته بوده و بر عملکرد نهایی بویلر اثر گذار هستند. بنابراین تاثیر متغیرهای ورودی و خروجی بر روی عملکرد و رفتار بویلر مورد بررسی قرار می گیرد. این پژوهش، روابط ترمودینامیکی و انتقال حرارت مربوط به بویلر را در محیط نرم افزار متلب بکار می گیرد تا بویلرهای فایرتیوب را شبیه سازی نماید و شرایط عملکردی مختلف آن را در شرایط پایا و گذرا مورد بررسی قرار دهد. کد نوشته شده در محیط نرم افزار متلب بر اساس روابط انتقال حرارت بین گازهای احتراق درون کوره و لوله ها و آب بویلر و همچنین روابط ترمودینامیکی تخمین فشار تهیه شده است و انتقال حرارت از گازهای احتراق به آب، نحوه تغییرات فشار با تغییر شرایط کاری و تاثیر شرایط جوی بر روی عملکرد بویلر را در حالتهای کاری پایا و گذرا نشان می دهد. تغییرات دما و رطوبت هوا، بر روی عملکرد بویلر تاثیرگذارند به نحوی که در صورت افزایش دما و رطوبت هوای احتراق، بایستی هوای بیشتری برای تامین شرایط احتراق کامل بکار گرفته شود. با افزایش دبی سوخت ورودی، نرخ انتقال حرارت کل افزایش یافته و سبب تولید بخار بیشتر در فشار ثابت می شود. همچنین در فشارهای کارکرد مختلف در عملکرد پایا و در حالتی که دبی سوخت ثابت باشد افزایش فشار باعث کاهش تولید بخار می گردد. مقایسه سیستم سوخت رسانی دووضعیتی (high-low)و سیستم سوخت رسانی تدریجی نشان می دهد که بازدهی حرارتی در سیستم سوخت رسانی تدریجی نسبت به سیستم high-low بیشتر می باشد و بنابراین استفاده از سیستم سوخت رسانی تدریجی می تواند به میزان قابل توجهی مصرف سوخت را کاهش دهد؛ بخصوص در دماهای هوای پایین تر، این امر اهمیت بیشتری پیدا می کند. در پایان، نتایج بدست آمده از شبیه سازی، برای اعتبار سنجی، با یک بویلر فایرتیوب 3 پاس در حالت کار با توان تولید بخاراشباع، تطبیق داده شده ومقایسه گردیده است.