طراح و سازنده بویلرهای کامپکت راندمان بالا و بویلرهای بازیافت حرارت

۱-    مقدمه

شرکت Clayton در سال ۱۹۳۰ تاسیس و در سال ۱۹۳۵ تحت عنوان شرکت تولیدی Clayton به منظور تحقیق و توسعه مفهوم های نو و جدید در محصولات ترمودینامیکی و مکانیکی مجدداً سازماندهی شده است. صنایع Clayton برای بیش از ۷۰ سال است که به تولید مولدهای بخار می پردازد و  برای بیش از ۳۰ سال است که مبدل بازیافت حرارت به کمک صرفه جویی در مصرف انرژی و بازیافت انرژی در سراسر دنیا آمده است.

۲-    ساختار مولد بخار

شرکت Clayton با استفاده از  یک طراحی منحصر به فرد یک مولد بخار کم حجم با مزایای چشمگیر برای استفاده دنیای مدرن امروز تولید کرده است.  عملکرد ژنراتور بخار Clayton بر پایه طراحی ساده و مبتکرانه آن است. در این ژنراتور آب تغذیه  بویلر با پمپ Clayton به داخل یک کویل گرمایش تک لوله ای از پایین بویلر به بالای بویلر پمپ می شود. آب سرد وارد شده با گرمایش در کویل موجود در مولد تغییر فاز داده و بخار با فشار و کیفیت بالا از سمت دیگر  کویل خارج می شود. مخلوط بخار/آب از خروجی کویل به جداکننده سانتریفیوژ با بازده بالا وارد می شود و در این جداکننده بخاری با کیفیت بالا و کاملا خشک از آب جدا شده و از بویلر خارج می شود و آب جداشده در جداکننده به بویلر برگردانده خواهدشد.
طراحی عملیاتی مولد بخار Clayton نیاز نگهداری و گرمایش حجم بسیار زیاد آب را حذف کرده است. بنابراین تمام مدلهای مولدهای بخار Clayton از لحاظ سایز و وزن کوچک هستند و همچنین آنها را می توان در فضایی بسیار محدود اسکان داد. یکی از مهمترین مزایای، حجم پایین آب در این مولدها این است که امکان انفجار بخار در یک مولد بخار Clayton وجود ندارد.

۳-    مزایای مولد بخار Clayton

طراحی گردش اجباری در کویل مارپیچ مولد بخار Clayton منجر به ایجاد مزایای برجسته ای برای استفاده کننده شده است. در زیر به بیان تعدادی از این مزایا می پردازیم:
کارایی بالا                                                                         پاسخ سریع
فضای موردنیاز کم                                                            blowdown پایین
راه اندازی سریع                                                               سیستم کاملا اتوماتیک
ایمنی                                                                            عملیات بدون نیاز به مراقبت
بخار با کیفیت بالا                                                             هزینه تعمیر و نگهداری پایین

۴-    بویلر بازیافت حرارت اگزوز Clayton

آزادسازی گرمای مازاد گازهای زائد به اتمسفر در دنیای مدرن امروز مطلوب و مقرون به صرفه نیست. این گرمای مازاد را می توان با استفاده از بویلر بازیافت حرارت Clayton مهار کرد و به عنوان یک منبع با ارزش انرژی استفاده کرد. با استفاده از بویلر بازیافت حرارت Clayton  علاوه بر صرفه جویی در فضا، برای سالهای متمادی نیز تولید بخار یا آب داغ تقریبا رایگان ایجاد می شود. بویلر های بازیافت حرارت در وسایل نقلیه دریایی، نیروگاهها و صنایع بسیاری کاربرد دارد.
بویلر بازیافت حرارت Clayton کم حجم ترین، پربازده ترین و امن ترین وسیله برای تولید بخار با کیفیت بالا و  همچنین آب داغ با استفاده از جریان های گازی زائد است. سایز و وزن پایین این بویلر یکی از  مزیتهای دیگر آن است که از اهمیت بسیار زیادی برای بویلرهای بازیافت حرارت برخوردار است. یک بویلر بازیافت حرارت با وزن و سایز پایین می تواند نزدیک به منبع گرما نصب شود به طوری که قسمتی از لوله اگزوز شود. پیکربندی ساده لوله مارپیچ Clayton طوری طراحی شده است که کارایی دستگاه ماکزیمم شده و اجازه حرکت آزاد گاز در خلاف جهت جریان آب و به موجب آن بازده ماکزیمم دستگاه را فراهم می آورد.

۴-۱-  روش عملیات

بویلر بازیافت حرارت Clayton روی اصل سیرکولاسیون اجباری آب در کویل مارپیچ عمل می کند. این بویلر در مسیر لوله اگزوز نصب می¬شود و با انتقال حرارت از گاز اگزوز به آب ورودی به بویلر، آب را تبدیل به بخار میکند. آب در داخل کویل در جهت مخالف با گازهای داغ توسط پمپ Clayton پمپ می¬شود. مخلوط آب و بخار از خروجی کویل به صورت مستقیم به جداکننده گریز از مرکز Clayton هدایت می¬شود که در این مرحله بخار از آب موجود در آن جدا شده و بخار با کیفیت بالا به سمت خروجی جریان می¬ یابد. آب جداشده به تانک تغذیه بازگردانده می شود.
یکی دیگر از ویژگی های قابل طرح بویلرهای بازیافت حرارت Clayton این است که چندین بویلر بازیافت حرارت Clayton می توانند به هم متصل شوند تا به صورت همزمان تحت کنترل اتوماتیک باشند.

۴-۲-    کاربرد بویلر بازیافت حرارت Clayton

بویلر بازیافت حرارت Clayton می تواند با استفاده از حرارت موجود در گازهای خروجی از موتورهای دیزل، توربین های گازی کوچک ، کوره های لعابی، کوره های کم تنش و سایر موارد مناسب شامل فرآیندهای دما بالا برای مثال گرمای حاصل از اکسیدکننده های گرمایی، بخار تولید کند.
در تاسیسات زمینی و دریایی بویلر بازیاب حرارت Clayton به طور گسترده برای بیش از ۴۰ سال  برای بازیابی حرارت از اگزوز موتورهای نیروی محرکه و موتور دیزل تولید برق،  موتورهای نفت سنگین  و و در نهایت موتورهای گازی استفاده شده است. موتورهای با ژنراتورهای الکتریکی تا سایز ۱۵ مگاوات برای بازیافت حرارت با استفاده از بویلر بازیافت حرارت Clayton ایده آل هستند.

۴-۳-    مزایای بویلر بازیافت حرارت Clayton

از مزایای بویلر بازیافت حرارت Clayton می تواند به موارد زیر اشاره کرد:

• وزن پایین
• بازدهی بالا
• تولید بخار با کیفیت بالا             
• حجم پایین
• پاسخ سریع به تغییرات در تقاضای بخار                                   
• عملیات بدون نیاز به مراقبت
• امنیت
• blowdown پایین
• هزینه تعمیرات پایین
• سیستم کاملا اتوماتیک

۵-    برخی سوابق پروژه های شرکت Clayton

در زیر به بیان چند شرکت که از محصولات Clayton  در فرآیند های تولید بخار و بازیافت حرارت استفاده کرده اند می پردازیم.
ALSTHOM                                                                     MAN
BEKAERT                                                             CAT ASIA
HOECHST                                                  WARTSILA NSD
DEUTZ-MWM                                                   ROLLS ROYCE
CATERPILLAR MAK                                                 NIIGATA DIESEL
C.K.D. DIESEL                                             SONMEZ TEXTILE
BORUSAN TURKEY                                                             BAYER