تعداد صفحات : 131فرمت :    word

فصل اول

احتراق:

احتراق عبارت است از تركيب شيميايي سريع اما كنترل شده مواد سوختي با اكسيژن (هوا).كه با توليد حرارت و نور زياد همراه است . و يا به عبارتي واكنش شيميايي تركيب سوخت و هوا را احتراق مي نامند. و عواملي از قبيل فشار، درجه حرارت و ميزان اختلاط هوا و سوخت به شدت بر عمل احتراق تاثير مي گذارند.

طراحي كوره بر اساس تركيب كامل سوخت با هوا يا اكسيژن بوده كه محصولاتي از قبيل co2 و بخار آب در اثر فرايند احتراق توليد مي گردد. فرايند احتراق عبارت است از تبديل انرژي شيميايي به انرژي حرارتي.

انفجار و سوختن نيز از همين نوع واكنشها هستند ولي سرعت واكنش در آنها با يكديگر بسيار متفاوت است. واژه اكسيداسيون به معناي واكنش شيميايي آرام اكسيژن با مواد سوختي است كه بدون توليد نور و حرارت سريع است. هر چند كل حرارت توليد شده ممكن است قابل توجه باشد اما چون سرعت واكنش بسيار پايين است واژه احتراق در مورد آنها صادق نيست. انواع احتراق عبارت است از:

1-احتراق لحظه اي

2-احتراق ايده آل

3-احتراق كامل

4-احتراق ناقص

5-احتراق عادي

6-احتراق انفجاري

1- احتراق لحظه اي:زماني كه گرماي توليد شده در اثر اكسيداسيون مواد اكسيد شونده به محيط منتقل نشود، دماي اكسيد شونده به تدريج بالا رفته تا به دماي اشتعال مي رسد و ماده به همراه توليد شعله مي سوزد. اين پديده را احتراق لحظه اي گويند.

2- احتراق ايده آل: عبارت است از سوزاندن كامل سوخت با مقدار هواي نظري لازم (THEORETICAL ). مقدار هواي نظري، (حداقل) مقدار اكسيژن لازم جهت واكنش كامل مواد سوختني است.

3- احتراق كامل: عبارت است از سوزاندن كليه موادتشكيل دهنده سوخت وتبديل آنها به دي اكسيدكربن وآب درمجاورت اكسيژن كافي.

4-احتراق ناقص: احتراق ناقص يا جزيي زماني روي مي دهدكه محصولات احتراق علاوه بردي اكسيدكربن وآب داراي مونوكسيدكربن. هيدروژن ويا آلدئيدهاباشند. اين پديده دراثر فقدان اكسيژن كافي وياسردبودن محيط به وجود مي آيد.

5- احتراق عادي: عبارت است از سوزاندن سوخت بدون تغييرسريع وزيادفشاردرسطح احتراق.

6-احتراق انفجاري: انتشارسريع شوك فشاري ناشي از احتراق درمحيط سوخت گازي.

سوخت:

سوخت عبارت است از ماده اي كه با واكنش سريع با اكسيژن، توليد حرارت زيادمي كند. سوخت غالبا ازكربن وهيدروژن تشكيل شده است و به سه صورت جامد (چوب، ذغال سنگ،000) مايع (مواد و برشهاي نفتي، يامايعات حاصل از ذغال سنگ،000) وگاز (گازطبيعي، گازسوخت پالايشگاهها و ديگرصنايع نفتي ،000) وجود دارد.

درموقع احتراق. گازهاي توليدشده ايجادحرارت ونورمي كندكه به شعله موسوم است. تمام سوخت ها به جز كربن. براي سوختن اول بايستي به شكل بخار يا گاز درآيند هرسوخت در دماي مناسبي قابل احتراق است كه آن راAuto Ignition Temperature مي نامند. دراين دما، سوخت در مجاورت اكسيژن و بدون عوامل خارجي ديگر مثل جرقه يا شعله ايجاد احتراق پايداري خواهد داشت.

Fire Point   دمائي است كمتراز Auto Ignition Temperature كه در آن به قدر كافي بخار سوخت توليدمي شود تا در مجاورت اكسيژن(هوا) و به كمك عامل خارجي مثل جرقه يا شعله ايجاد احتراق پايداري بنمايد.

Flash Point   دمائيست كمتراز Fire Point كه درآن مقداربخارحاصل از سوخت فقط براي ايجاد شعله ناگهاني و ضعيفي. آن هم در مجاورجرقه يا شعله و بدون پايداري، كفايت خواهدكرد.

براي ايمني درنگهداري وحمل و نقل مواد نفتي لازمست كه دماي آنها ازFlash Point حداقل F º 10-20 كمترباشد. بنابراين دانستن اين دما براي هر ماده نفتي اهميت زيادي دارد.

سوخت هاي مورداستفاده درپالايشگاهها:

درپالايشگاه اين سوخت ها به كار مي رود: سوخت گاز (Fuel Gas) ،گازطبيعي (Natural Gas ) و نفت كوره (Fuel Oil) .

دركوره واحد تقطيراتمسفريك به عنوان يكي از سوختهاي مصرفي. گازهاي غير قابل ميعان برج در خلاء (Noncondensible Gas) مورداستفاده قرارمي گيرد.

درديگهاي بخار(Utility) ازبنزين واحد كاهش گرانروي به عنوان سوخت سوم استفاده مي شود (كه به علت داشتن گرانروي وتركيبات غيراشباع براي موتورهاي بنزيني مناسب نيست).

خواص مهم سوختها:

1- ارزش حرارتي: مقدار حرارتي كه به ازاي احتراق واحد سوخت حاصل             مي شود را ارزش حرارتي آن مي نامند. اين واحد مي تواند بر حسب وزن يا حجم باشد. درصد عناصركربن وهيدروژن در سوختهاي گوناگون متفاوت است. درسوختهاي سبك پالايشگاه مثل سوختهاي گازي( Fuel Gas )يا گاز طبيعي(Natural Gas ) درصد هيدروژن بيشتر و در سوختهاي سنگين ترمثل نفت كوره كمتر است. هر چه درصد هيدروژن بيشتر باشد معمولاْ وزن مخصوص سوخت هم كمترخواهد بود. بنابراين ارزش حرارتي سوختهاهم متفاوت مي شوند.

به بيان روشنتر ارزش حرارتي وزني سوختهاي سبك(يعني با وزن مخصوص كم) بيشتراز سوختهاي سنگين خواهد شد. به عكس ارزش حرارتي حجمي سوختهاي سنگين بيشترازسوختهاي سبك مي باشد.

به عنوان مثال:

Btu/lb     Btu/ft³ 23885

22323

21498

21136

20926

18600

17900

909

1769

2517

3262

4009

928512

1116960

CH4                             C2H6                           C3H8                     C4H10

C5H12

نفت سفيد

نفت كوره

اگر يك پوند سوخت به دماي ºF 60محترق شده ومحصولات احتراق نيزتاºF 60 سردگردند، گرماي حاصله را ارزش حرارتي خالص(NHV) يا ارزش حرارتي پائيني(LHV) مي نامند. هرگاه بخارآب موجود در گازهاي احتراق را در60 ºF تبديل به آب نمائيم گرماي حاصله را ارزش حرارتي ناخالص(GHV)يا ارزش حرارتي بالايي(HHV) مي گويند. اختلاف ميان اين مقادير، گرماي ميعان آب يعني   kj/kg 2464/8 درºF 60 مي باشد. ارزش حرارتي سوخت را مي توان توسط يك كالريمتربه طور دقيق اندازه گيري نمود.

2- چگالي نسبي: نسبت جرم مخصوص سوخت نفتي به جرم مخصوص آب دردماي F º 60 را چگالي نسبي مي نامند.

درصنعت نفت به جاي چگالي ازدرجه API استفاده مي شودكه رابطه آن با چگالي به صورت زيراست:

3- گرانروي: گرانروي ياويسكوزيته سوختهاي نفتي معيارمقاومت داخلي سيال درمقابل جريان است. اين مقاومت ناشي از اصطكاك بين مولكولهايي است كه برروي يكديگرمي لغزند. واحد ويسكوزيته پويز و سانتي پويزمي باشد. پويز نيروي لازم برحسب دين جهت حركت صفحه اي به سطح يك سانتيمتر مربع در فاصله يك سانتيمترباسرعت cm/sec1 مي باشد.

4- فراريت: سوختهاي نفتي ازتعداد بي شماري هيدروكربن با نقاط جوش متفاوت تشكيل شده اند. بنابراين اگر چنين سوختهايي را حرارت دهيم مشاهده مي شود كه همه سوخت به حالت مايع ، دريك دماي معين به بخار تبديل نمي گردد، بلكه درصد كمي از سوخت در دماي پايين تبخيرشده، براي تداوم عمل تبخيربايد دما را افزايش داد. درتقطير سوخت، (شكل دستگاه تقطير ASTMرانمايش مي دهد). هنگامي كه اولين قطره مايع ظاهرمي گردد، دماي مربوطه رادماي جوش اوليه Initial Boiling Point(IBP) مي نامند. وقتي سوخت كاملا تبخيرشود به دماي مربوطه دماي جوش نهايي Final Boiling Point يا نقطه شبنم اطلاق مي گردد.

فهرست مطالب

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول احتراق
احتراق
سوخت
خواص مهم سوختها
سوختهاي گازي
فصل دوم كوره ها
كوره
تاريخچه كوره هاي اوليه
تكامل كوره هاي جديد
تنوع طراحي وساخت
كوره با لوله هاي افقي
مفهوم مكش
موارد مهم در انتخاب كوره ها
انواع پوششهاي بازتابنده
جنس لوله ها
مشعل
انواع مشعل ها
راه اندازي مشعل نفت كوره
خاموش كردن مشعلها
هواكش هاي مشعلها
سيستمهاي توزيع سوخت
هواي اضافي و اثرات آن در مصرف سوخت
دودكش ها
برشهاي فشاري در كوره ها
انتقال حرارت در كوره ها
كنترل عمليات كوره
فاكتورهاي مؤثر بر بازده كوره
شرح كلي سيستم كنترلي كوره
فصل سوم طراحي كوره ها
روشهاي مختلف طراحي كوره ها
روش كوره طويل
روش محفظه احتراق كاملاْ يكنواخت
طراحي به روش" لوبر" و" اونس"
طراحي بخش تابشي به روش لوبو و اونس
محاسبه بار حرارتي بخش تابشي به روش منطقه اي
پارامترهاي موثر در طراحي كوره ها
تعيين افت فشار در لوله ها
تعيين حداقل ضخامت جداره لوله
بررسی آلایندگی زیست محیطی کوره ها