حساب سعة الغلاية البخارية

تحددسعة الغلاية البخارية كمية البخار التي يمكن إنتاجها لكل وحدة زمنية وحسابها الصحيح أمر بالغ الأهمية لكفاءة الطاقة وسلامة النظام واستمراريته.

ما هي سعة الغلاية البخارية؟

عادة ما يتم التعبير عن سعة الغلاية البخارية بالوحدات التالية:

• كجم/ساعة (كيلوجرام/ساعة)
• طن/ساعة (طن/ساعة) → 1 طن/ساعة = 1000 كجم/ساعة
• كيلو كالوري/ساعة → 1 كيلو كالوري = 4.1868 كيلو جول
• ميجاوات → الطاقة الحرارية (1 كيلو كالوري/ساعة = 1.163 × 10 ⁶ ميجاوات)

يتم حساب هذه السعة اعتمادًا على معلمات مثل معدل تدفق البخار والضغط ودرجة الحرارة ودرجة حرارة مياه التغذية ونوع البخار.

نطاقات السعة وفقًا لأنواع الغلايات

نوع الغلاية	نطاق السعة (طن/ساعة)
النوع الاسكتلندي	1 – 40
ستوكرلي	1 – 10
النوع D	4 – 40
طبقة مميَّعة	6 – 100
شواية دوارة	4 – 40

تم إعداد هذا الجدول وفقًا للبيانات الهندسية لمراجل هيسارماك البخارية.

معادلة حساب السعة الأساسية

المعادلة الديناميكية الحرارية الرئيسية المستخدمة لتحديد سعة الغلاية:

س = م = م × (hv - hf)

• Q: متطلبات الطاقة الحرارية (كيلو كالوري/ساعة)
• m: معدل تدفق البخار (كجم/ساعة)
• _hv: المحتوى الحراري النوعي للبخار (كيلو كالوري/كجم)
• _hf: المحتوى الحراري النوعي لماء التغذية (كيلو كالوري/كجم)

ملاحظة: يجب أن تؤخذ قيم الإنثالبي من جداول البخار IAPWS IF97 أو TS EN 12952.

قيم الإنثالبي (أساس الضغط-درجة الحرارة)

ترد أدناه قيم إنثالبي البخار والماء وفقًا لضغط التشبع:

الضغط (بار)	درجة الحرارة (درجة مئوية)	hv (كيلو كالوري/كجم)	hf عند 80 درجة مئوية (كيلو كالوري/كجم)
6	158	659	~335
10	184	660	~335
16	201	662	~335

في حالةاستخدام البخار فائق التسخين، تزداد قيمة hvhv إلى نطاق 700-850 كيلو كالوري/كجم.

حساب مثال عملي

بيانات العملية:

• متطلبات البخار 12.000 كجم/ساعة
• الضغط 10 بار (بخار مشبع)
• درجة حرارة مياه التغذية 80 °C
• _hv: 660 سعرة حرارية/كجم
• _hf: 335 كيلو كالوري/كجم

س = 12.000 × (660 - 335) = 3.900.000 كيلو كالوري/ساعة

التحويل إلى طاقة حرارية (ميجاوات)

1 كيلو كالوري/ساعة = 1.163 × 10.163 × 10 ⁶ ميجاوات

3.900.000 × 1.163 × 10 ⁶ ≈ 4.54 ميجاوات

في هذه الحالة، يجب أن يكون الحد الأدنى للطاقة الحرارية للغلاية البخارية 4.54 ميجاوات.

حساب استهلاك الوقود (وفقًا لـ LHV)

طاقة الوقود = Q / η

الكفاءة الافتراضية للغلاية

نوع المرجل	العائد (η) (%)
سكوتش	85-88
قاعدة مميَّعة	80-90
النوع D	88-92

مثال: إذا كانت الكفاءة 88% 3.900.000.000 / 0.88 = 4.431.818 كيلو كالوري/ساعة

📌قيم التسخين المنخفضة للوقود (LHV):

نوع الوقود	قيمة التسخين المنخفضة (كيلو كالوري/كجم)
الغاز الطبيعي	8.500
الفحم الحجري	6.500
الكتلة الحيوية	3.500 – 4.500

في حالة استخدام الغاز الطبيعي :استهلاك الوقود = 4.431.818 / 8.500 ≈ 521.4 كجم/ساعة

الحمل المتزامن واستهلاك الذروة

في حساب السعة، لا يجب أن يؤخذ في الاعتبار إجمالي المعدات فحسب، بل يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضًا حمل الأنظمة التي تعمل في وقت واحد. إذا كانت جميع المعدات لا تعمل في وقت واحد، يتم أخذ متوسط مرجح بعوامل مضاعفة.

📌بالإضافة إلى ذلك، في سيناريوهات ذروة الاستهلاك، قد يحدث حمل إضافي قصير الأجل بنسبة 10-15%. يجب تضمين ذلك في الحساب.

استعادة المكثفات

تزيد عودة المكثفات من hf عن طريق زيادة درجة حرارة مياه التغذية وبالتالي تستهلك الغلاية وقودًا أقل.

إذا كان هناك 80% من عودة المكثفات، يمكن أن تكون درجة حرارة مياه التغذية 95-100 درجة مئوية، وليس 80 درجة مئوية.
في هذه الحالة hf ≈ 400 كيلو كالوري/كجم → ينخفض فرق الطاقة بشكل كبير.

نوع البخار: المشبع مقابل الغاضب

نوع البخار	مساحة الاستخدام	الإنثالبي (كيلو كالوري/كجم)
البخار المشبع	نقل الحرارة، بخار المعالجة	640-670
بخار شديد السخونة	التوربينات، توليد الطاقة	700-850

عند استخدام البخار فائق السخونة، يجب زيادة قيمة الإنثالبي في حساب السعة.

عامل الأمان والتوسع

احتياطي التصميم الموصى به في الصناعة:

السعة الإجمالية = س × 1.15

يضمن هذا المضاعف التشغيل المستقر للنظام ضد زيادة الإنتاج في المستقبل والزيادات المفاجئة المحتملة في الأحمال.

إن حساب سعة الغلاية البخارية ليس مجرد مضاعف لمعدل تدفق البخار فحسب، بل هو أيضًا تحليل هندسة الطاقة. في هذا التحليل

• اختلافات الإنثالبي
• كفاءة الغلاية
• قيم التسخين المنخفضة للوقود
• نظام التكثيف
• نوع البخار
• علاقات الضغط ودرجة الحرارة
• أحمال الذروة والتشغيل المتزامن مثل
  يجب أخذ العديد من المعايير في الاعتبار.

استنادًا إلى جميع هذه المعايير الهندسية، تقدمهيسارماك حلول غلايات بخارية مخصصة ودقيقة السعة وعالية الكفاءة للمنشآت الصناعية.