مقاله کامل طراحی ، ساخت و نصب مخازن ذخیره در صنعت

فهرست مطالب

انواع مخازن نگهداری.. 6

مخازن ذخیره 6

مخازن ذخیره بسته. 6

مخازن ذخیره سقف ثابت.. 6

مخازن ذخیره با سقف شناور. 6

مخازن تحت فشار. 6

طبقه بندی مخازن تحت فشار. 6

طبقه بندی براساس فشار. 7

طبقه بندی بر اساس حرارت.. 7

طبقه بندی بر اساس ضخامت جداره 7

اجزای مخازن تحت فشار. 7

تکیه گاه‌ها 8

تکیه گاهskirt 8

تکیه گاه lug. 8

تکیه گاه saddle. 8

رینگهای تقویتی. 8

فلنج‌ها(Flanges) 8

انواع فلنج‌ها 9

توربين گاز. 9

نقش توربين گاز در صنعت برق. 9

مزاياي توربين گازي.. 10

معايب توربين گازي.. 10

تئوري فرايندهاي توربين گازي در افزايش قدرت و راندمان. 10

سيكل استاندارد هوايي. 11

نسبت فشار براي حداكثر كار خالص ويژه سيكل نظري برايتون. 12

سيكل عملي برايتون. 14

راه‌هاي اصلاح بازده و كار خروجي ويژه سيكل ساده 15

بازيابي حرارت.. 15

اصلاح قدرت خروجي واحد توربين. 15

كاستن از قدرت مصرفي كمپرسور. 15

تأثير متغيرهاي كار روي بازده 17

تأثير بازده توربين و كمپرسور. 17

تأثير تغييرات دماي هواي ورودي به كمپرسور. 17

خنك كاري هوا 17

ضرورت خنك كردن هواي ورودي كمپرسور. 17

خنك كاري مياني. 19

خنك كاري تبخيري EVAPORATIVE COOLING.. 20

پاش مستقيم آب به هواي ورودي.. 20

تشريح سيستم مه پاش.. 21

– فرسايش و رسوب روي پره‌هاي كمپرسور: 21

– نازل‌ها و محل قرارگيري آنها 22

ويژگي‌هاي نصب نازلها قبل از فيلتر: 22

– پمپ‌ها و سيستم كنترل. 22

– خواص آب مصرفي. 22

– تعمير و نگهداري.. 23

– شرايط آب و هوايي: 23

خنك كاري تبخيري مديا 23

– معايب و مزاياي سيستم مديا: 25

خنك كاري هواي ورودي با ذخيره سازي سرما 26

سيستم ذخيره سازي آب سرد Chilled water storge. 26

تجهيزات توليد سرما در روش ذخيره سازي آب.. 27

تانكهاي ذخيره 27

مشخصات سيستم شارژ تخليه. 27

ذخيره سازي يخ Ice Harresting. 28

تجهيزات توليد سرما در روش ذخيره سازي يخ. 28

مقايسه سيستم‌هاي ذخيره سازي سرما 28

خنك كاري هواي ورودي با استفاده از چيلر. 29

خنك كردن هواي ورودي با استفاده از چيلرهاي مكانيكي. 29

خنك كردن هواي ورودي با استفاده از چيلر انژكتوري.. 29

اجزاء و نحوه عملكرد چيلرهاي انژكتوري.. 29

محاسبات مربوط به ابركولر و افت فشارهاي ايجاد شده مسير هوا 31

محاسبه ظرفيت چيلر انژكتوري.. 31

خنك كردن هواي ورودي با استفاده از چيلر جذبي. 32

اجزاء و نحوه عملكرد چيلر جذبي. 32

سيستم جذبي آب- آمونياك. 33

سيستم جذبي ليتيم برومايد- آب.. 33

چيلر- هيترهاي شعله مستقيم 33

تزريق آب داغ به كمپرسور. 33

اصول تكنولوژي TOPHAT. 33

تكنولوژي اسپري چرخشي (SWLRL-SPRAY) 34

مثالهاي علمي از تكنولوژي TOPHAT. 35

تزريق بخار به محفظه احتراق. 35

تزريق بخار به انتهاي اتاق احتراق. 35

توربين گاز با تزريق بخار به خروجي كمپرسور. 36

مزايا و معايب روش تزريق بخار. 36

بازيافت حرارت از دود خروجي توربين گاز. 37

گرم كردن هواي خروجي كمپرسور. 37

توليد بخار به وسيله بويلر بازياب.. 38

استفاده از بخار توليدي در يك سيكل تركيبي. 38

گرمايش مجدد گازها در توربين. 39

نتيجه گيري.. 39

مراجع. 42

انواع مخازن نگهداری
در فرآیندهای شیمیایی نیاز به حمل ونقل ونگهداری مواد است که برای اینکاراز مخازن استفاده می‌کنند. این مخازن بسته به نوع ماده وخواص فیزیکی وشمیایی آن گوناگون هستند. مخازن به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند :
مخازن ذخیره
مخازن
مخازن ذخیره
در این مخازن فشار سیال در محدوده فشار اتمسفر بوده واز آنها برای نگهداری مواد استفاده می‌شود. این مخازن برای ذخیره سیالاتی بکار می‌روند که نگهداری آنها بصورت سرباز امکان پذیرباشد.
مخازن ذخیره بسته
سیالات آتش گیر گاز‌ها مواد شیمیایی خطرناک وسیالاتی که سمی ازآنها منتشر می‌شود در مخازن بسته نگهداری می‌شوند.
مخازن ذخیره سقف ثابت
این نوع مخازن معمولاً بصورت استوانه ای وبا سقف ثابت مخروطی با گنبدی شکل بوده وبرای نگهداری سیالاتی مانند فرآورده‌های گوناگون نفتی بکار می‌روند. عواملی نظیر فضای موجود برای نصب مخزن تحمل فشار خاک زیر مخزن فراریت سیال وسرعت ته نشین شدن نا خالصیها در انتخاب قطر وبلندی مخزن موثر است.
مخازن ذخیره با سقف شناور
در این مخازن سقف روی مایع شناور بوده وبا سیال بالا وپایین می‌رود. برای کاهش میزان تبخیر وجلوگیری از آتش سوزی مخازن فرآورده‌های نفتی، این نوع سقف‌ها از ورود هوا به مخزن وهم آمیزی با بخارهای نفتی ممانعت می‌کنند. از این رو از انفجار وآتش سوزی جلوگیری می‌شود.
معمولاً دو نوع از این مخازن بیشتر از انواع دیگر به کار گرفته می‌شوند:
سقف Pontoon type
در این سقف خزینه ای جعبه مانند وتوخالی پیرامون سقف نصب شده وآنرا شناور کرده است. برتری این سقف این است که با سوراخ شدن یک یها چند خزینه غرق نخواهد شد.
سقفPan type
این سقف مسطح بوده واز فولاد ساخته می‌شوند ودارای پایه‌های عمودی است که به محیط سقف متصل است. نقطه ضعف این سقف این است که به مجرد سوراخ شدن غرق می‌شود.
مخازن تحت فشار
یک مخزن تحت فشار اغلب حاوی سیال، بخار یا گاز ی در فشار اتمسفر است. مخازن تحت فشار می‌توانند حاوی گستره وسیعی از مواد باشند که در صنایع مختلف مثل صنایع شیمیایی، داروسازی، غذایی، نفت وگازوپلاستیک بکار می‌روند. این مخازن اغلب به صورت ظروف استوانه ای، با دوسر عدسی ساخته می‌شوند. عدسیها به شکلهای مختلفی مثل نیم کره، بیضوی ومخروطی وجود دارند. در بعضی موارد هم عدسیها ی تخت بکار می‌روند.
ماده استفاده شده در مخزن وکاربرد آن تعیین کننده فاکتور‌هایی از قبیل جنس مخزن، اندازه، شکل، دماوفشار در طراحی مخزن است. فشار در مخزن ممکن است از چند صد psi تا ۱۵۰,۰۰۰ باشد.
اغلب مخازن تحت فشار استوانه ای هستند اما موارد تحت فشار بالا، غالباً در مخازن مستحکم کروی نگهداری می‌شوند.
طبقه بندی مخازن تحت فشار
1)طبقه بندی بر اساس شکل
مخازن استوانه ای
اغلب بصورت یک استوانه ای با دو سر عدسی ساخته می‌شوند. این نوع مخزن ف رایج ترین نوع مخزن است. مخازن استوانه ای بلند (برج‌ها) ممکن است عمودی یا افقی باشند. اصولاً نیاز عملیاتی یک برج تعیین کننده نوع افقی یا عمودی آن است. برای مثال برجهای packedکه نیاز به ثقل جهت جداسازی فازها دارند بصورت عمودی نصب می‌شونددر حالیکه مبدل‌های حرارتی یا مخازن هم می‌توانند بصورت افقی وهم بصورت عمودی نصب گردند. در مورد مبدلهای حرارتی این انتخاب عموماً بوسیله روش انتقال گرما وسیر سیال صورت می‌گیرد. درمخازن ذخیره محل نصب عمدتاً عامل انتخاب می‌باشد.
به علت استحکام ذاتی شکل کروی این مخازن اصولاً برای فشارهای بالا بکار می‌روند. مخازن ذخیره بزرگ که تحت فشار متوسط قرار دارندمعمولاً شکل کروی یا شبه کروی دارند محدوده ظرفیت از ۱۰۰۰الی ۲۵۰۰۰ بشکه ومحدوده فشار از ۱۰پوند تا ۲۰۰پوند متغیر است.
این نوع مخازن کمتر رایج هستند ومعمولابرای ذخیره مواد در فشار‌های پائین بکار می‌روند.
طبقه بندی براساس فشار
مخزن تحت فشار داخلی
در این نوع مخزن معمولاً سیالی با فشار بالاتر از فشار اتمسفر وجود دارد.
مخزن تحت فشارخارجی
مخازن تحت فشاری که با شرایط خلاء مرتبط هستند باید برای فشار خارجی طراحی شوند در غیر این صورت متلاشی خواهند شد.
طبقه بندی بر اساس حرارت
1)مخزن تحت فشار حرارتی
معمولاًدر این نوع مخزن از سوخت برای تولید حرارت استفاده می‌شود. برای مثال می‌توان از بویلر، کوره، حرارت دهنده‌های گازی واتو کلاوها نام برد.
2)مخزن تحت فشار غیر حرارتی
این مخازن در معرض حرارت مستقیم قرار ندارند. حرارت فقط در حالتی که گرمای الکتریکی یا بخار در کار باشد ودر بعضی مواقع در اثر واکنش‌های شیمیایی درون مخزن ایجاد می‌شود.
طبقه بندی بر اساس ضخامت جداره
مخازن جدار نازک
یکی از متداول ترین انواع مخازن است. در این مخازن نسبت ضخامت پوسته به قطر کمتر از ده در صد است یا به عبارت دیگر قطر مخزن ده یا بشتر از ضخامت پوسته است.
مخازن جدار ضخیم
در این نوع مخازن نسبت ضخامت پوسته به قطربیشتر از ۱۰درصد است به عبارت دیگر قطر مخزن کمتراز ۱۰ برابر ضخامت پوسته است.
اجزای مخازن تحت فشار
عدسی‌های ظروف تحت فشار
ظروف وبرجهای استوانه ای با عدسیهای پیش ساخته، کاربرد وسیعی در مواردی که استفاده از برجهای استوانه ای با کف صاف امکان پذیر نمی‌باشد، پیدا کردند.
این موارد عموماً به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:
استفاده عملیاتی
شرایط ومحدودیت فشار
محدویت اندازه
دستگاه‌های فرآیندی از جمله برجهای تقطیر، برجهای Packed، تبخیر کننده‌ها، کریستال کننده‌هاومبدلهای حرارتی بطور عمده در یکی از این سه دسته بندی قرار می‌گیرند.
اگر شرایط فشار عملیاتی بالاتر از فشار اتمسفریک باشد نیز عموماً عدسیهای پیش ساخته مورد استفاده قرار می‌گیرند.
برای جوشکاری عدسی بهبه بدنه انواع مختلف شکل لبه‌های ماشین کاری شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر به برخی از انواع مختلف شکل عدسیها اشاره می‌شود.
عدسی‌های فلنجی(flange only head)
عدسی‌های بشقابی‌(Fiange STD. Dished & flanged shallow dished)
عدسیهای بشقابی مطابق با کد ASME
عدسی‌های بیضوی مطابق با ASME ,API
عدسی‌های نیم کروی
عدسیهای مخروطی ونیم مخروطی
تکیه گاه‌ها
طراحی یک مخزن تحت فشار بدون طراحی وانتخاب تکیه گاه مناسب ونیز آزمایش اثر تکیه گاه کامل نمی‌شود. مخازن باتوجه به الزامات فرآیندی ممکن است بصورت عمودی یا افقی قرار گیرند. برای مخازن عمودی یا افقی قرار گیرند. برای مخازن عمودی تکیه گاه‌های زیر رایج هستند:
انتخاب نوع خاصی از تکیه گاه‌ها در مخازن افقی وعمودی بستگی به اندازه، شکل ووزن مخزن، دما وفشار طراحی، موقعیت اتصالات مختلف به مخزن وآرایش ساختمان داخلی وخارجی مخزن دارد. هنگام انتخاب تکیه گاه‌ها باید توجه شود که تکیه گاه‌ها بتواننددر برابر نیروها مقاومت کنندبدون اینکه باعث تغییر شکل دیوار مخزن شوندویا تنش‌های موضعی را بیشاز حد افزایش داده وباعث عدم ثبات مخزن شوند.
طراحی تکیه گاه‌ها باید اجازه حرکت مخزن در اثر تغییرات دمایی را بدهند وطوری طراحی بشوند که از انباشت آب در زیر در زیز مخزن جلوگیری شود. مخزن وتکیه گاه باید بر فوندانسیون محکم نصب شوند.
تکیه گاهskirt
یکی از رایج ترین روشهای نگهداری مخازن نگهداری مخازن عمودی توسط یک پوسته رول شده به شکل استوانه یا مخروط ناقص است که skirt نامیده می‌شود.
تکیه گاه lug
این نوع تکیه گاه یکی از کم خرج ترین راه‌های نگهداری یک مخزن عمودی است که با حداقل مقدار جوش به مخزن متصل می‌شود.
تکیه گاه saddle
یکی از روشهای رایج نگهداری مخازن افقی با ابزار زینی شکل بنام saddle است. بیشتر مخازن استوانه ای بزرگ توسط دوتکیه گاه نگهداری می‌شوند که زاویه تماس در آنها ترجیحاً۱۲۰تا ۱۵۰ درجه است.
رینگهای تقویتی
رینگهای تقویتی از پرفیل‌های استاندارد ساختمانی یا از ورق که بصورت یک رینگ در می‌آید ساخته می‌شود. این اجزا برای جلوگیری از کمانش مخزن تحت فشار اضافه می‌شوند. اتصال آنها می‌تواند هم در داخل پوسته استوانه ای وهم در خارج آن باشدولی اتصال خارجی این رینگ‌ها معمولی تر است. همچنین این رینگها می‌توانند به عنوان تقویت برای تکیه گاه‌های افقی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلنج‌ها(Flanges)
فلنجها در اتصالات مخازن بکار رفته وامکان جدا کردن قطعات از یکدیگر به منظور تعمیر، تعویض وتغییرات در سیستم را می‌دهند. همچنین فلنج‌ها باعث تسهیل در عملیات مونتاژِ مجموعه می‌گردند.
انواع فلنج‌ها
فلنجهای استاندارد با توجه به اندازه آنها ومحدوده تحمل فشار انتخاب می‌شوند. در مواقعی که نیاز به طراحی فلنجهای خاص باشد باید نیروهای وممانهای ایجاد شده روی
فلنج محاسبه گرددوبا توجه به این نیروها وممانها، تنش‌های ایجاد شده ودر مکانهای مختلف فلنج محاسبه شده ویا میزان مجاز آن مقایسه می‌شود.
توربين گاز
از حدود 70 سال قبل توربين‌هاي گازي جهت توليد برق مورد استفاده قرار مي گرفته اند، اما در بيست سال اخير توليد اين نوع توربين‌ها بيست برابر افزايش يافته است.
اولين طرح توربين گازي مشابه توربين‌هاي گازي امروزي در سال 1791 به وسيله «جان پاير» پايه گذاري شد كه پس از مطالعات زيادي بالاخره در اوايل قرن بيستم اولين توربين گازي كه از يك توربين چند طبقه عكس العملي و يك كمپرسور محوري چندطبقه تشكيل شده بود، توليد گرديد.
اولين دستگاه توربين گازي در سال 1933 در يك كارخانه فولادريزي در كشور آلمان مورد بهره برداري قرار گرفت و آخرين توربين گازي با قدرت 2/212 مگاوات در فرانسه نصب و مورد بهره برداري مي گردد.
در صنعت برق ايران اولين توربين گازي در سال 1343 در نيروگاه شهر فيروزه (طرشت) مورد استفاده قرار گرفته است كه شامل دو دستگاه بوده و هر كدام 5/12 مگاوات قدرت داشته است. در حال حاضر كوچكترين توربين گازي موجود در ايران توربين گاز سيار «كاتلزبرگ» با قدرت اسمي يك مگاوات و بزرگترين آن توربين گازي 49-7 شركت زيمنس با قدرت 150 مگاوات مي باشد.
نقش توربين گاز در صنعت برق
توربين‌هاي گاز جدا از توليد برق به خاطر خصوصيات ويژه اي كه دارند مي تواند در موارد ديگري مثل موتورهاي جت در هواپيماها براي تأمين نيروي محركه هواپيما و نيروي جلوبرندگي به كار رود يا مثلاً جهت به گردش درآوردن يك پمپ قوي به كار رود.
اما چون بحث ما پيرامون توربين‌هاي گازي است كه در صنعت برق وجود دارد. لذا مطالب خود را بر اساس همين موضوع پيگيري مي كنيم.
با توجه به آمار و ارقام مشخص مي شود كه ميزان مصرف برق در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت است مثلاً در بعضي از ساعات شبانه روز (فاصله ساعت 10:00 تا 12:00 صبح و از تاريك شدن هوا به مدت تقريباً دو ساعت در شب) مصرف برق خيلي زياد است و به ميزان حداكثر خود مي رسد (پيك بار) و در بعضي ساعات مثل ساعات بين نيمه شب تا بامداد مصرف برق خيلي پايين است و در بقيه اوقات يك مقدار متعادل را دارد.
يك مقدار از بار مصرف تقريباً در تمام ساعات شبانه روز ثابت است كه به آن بار پايه مي گوييم و يك مقدار بار نيز تنها در ساعات محدودي از شبانه روز اتفاق مي افتد و مقدار آن بيشتر از بار در بقيه ساعات شبانه روز مي باشد. اين بار را بار حداكثر يا پيك مي گوييم. نوسانات بين بار پايه و بار پيك را نيز بنام بار متوسط يا مياني مي گوييم و براي تأمين بار پايه به نوعي نيروگاه احتياج داريم كه مخارج جاري آن پايين باشد. اين نيروگاه‌ها شامل نيروگاه‌هاي بخار (به خاطر سوخت ارزان- چون سوخت مصرفي آنها معمولاً سوخت‌هاي سنگين مثل ماژوت است) نيروگاه‌هاي هسته اي و نيروگاه‌هاي آبي مي باشد. اما براي تأمين بار پيك به نوعي نيروگاه احتياج داريم كه مخارج نصب پايين و سرعت راه اندازي و باردهي بالا داشته باشد. [حتي اگر مخارج جاري آن بالا باشد و در رابطه با تأمين بار پيك توربين‌هاي گازي مطرح مي شوند، زيرا خصوصيات تقاضا شده فوق را دارا مي باشند.
توربين‌هاي بخار به خاطر آنكه براي راه اندازي و رسيدن به مرحله باردهي چندين ساعت وقت لازم دارند و استفاده از

فایل : 83 صفحه

فرمت : Word