יעקב טל, חברת רוטל דבקים וכימיקלים בע”מ
מפעלי תעשיה בהם נדרש חימום בתהליכי הייצור, אחת הדרכים הינה חימום בקיטור. השימוש בקיטור הינו מהדרכים היותר יעילות לחימום אף על פי שתהליך ייצור והובלת הקיטור (בצנרת המבודדת הפנים מפעלית) מעט סבוך מדרכים אחרות אך נחשב לזול יחסית.
כדי להשתמש בקיטור יש צורך במתקן המייצר אותו ובמערכת הובלה הדורשת צנרת מבודדת, בידוד וטיפול בקיטור המעובה על מנת להחזיר את המים החמים (מי קונדנס) אל הדוד לשימוש חוזר.
דוד הקיטור הוא מתקן מכני כימי המשמש להמרת האנרגיה מהדלקים השונים למים שבדוד על מנת להפכם לקיטור. תהליך זה מחייב מערכת אספקת דלק ובשימושים תעשייתיים דלק זה הינו בד”כ דלק פחממני נוזלי מסוגים שונים כגון מזוט כבד, מזוט קל, סולר וכד’. הדלק מוזן לתוך מערכת בעירה המורכבת מחד ממבער ומאידך ממערכת חילוף חום בתוך הדוד. עם מציאת גז בחופי ישראל הולך ומתגבר השימוש בחלופה נוספת והיא הגז הטבעי.
האפשרויות החדשות לשימוש בגז טבעי מחייבות שינויים משמעותיים במערכת. העיקרי שבהם הינו החלפת המבער. החלפה זו צריכה להיות למבער דו שימושי היות ובמקום שבו אין צובר של גז טבעי יהיה צורך בצובר של דלק נוזלי למקרה שתיפסק הזרמת הגז מסיבה כלשהי. מבער דו שימושי זה יקל גם על המעבר מסיבות טכניות נוספות.
ראוי לציין שהמעבר לשימוש בגז טבעי כדלק עיקרי מביא עמו מספר בעיות:
החשובה שבהן שתפוקת הדוד שנבנה לשימוש בדלק נוזלי תקטן בכ-20% עקב המעבר לגז והשוני בצורת העברת החום אל המים שבדוד. בדלק נוזלי, חלק ניכר ממעבר החום נעשה בקרינה (אינפרא אדום), תכונה שאין לגז, ולכן עיקר העברת החום בגז נעשית בהולכה, קרי, מגע בין גזי השריפה לצינורות חילוף החום.
בעיה נוספת היא שעקב שינוי משטר החום בתוך הדוד (מבנה להבה שונה בצינור הלהב הראשי) במעבר של גזי השריפה עלולים להיווצר עיוותים בדוד עצמו, דבר שהוא מאוד לא רצוי ועלול לגרום נזק בלתי הפיך לדוד ואף לסכנו. יש לבדוק את הדוד בנושא זה בעזרת בודק דודים מוסמך שיאשר שההעברה לדלק אחר אפשרית מבלי לסכן את הדוד.
נקודה חשובה נוספת היא מחיר צנרת הגז ממרכז חלוקת הגז האזורי אל הדוד או המפעל הספציפי כמו גם מחיר המבער הרב שימושי החדש.
צריך לציין בשלב זה כי לדלקים שונים ערך קלורי שונה וניצולם המירבי מחייב התייחסות משמעותית לתהליך. על המתקן להיות מופעל על פי הוראות היצרן, במיוחד תוך טיפול מיטבי במבער, גם על ידי שמירת תכונותיו המכניות מחד ושימוש בתוספים למיצוי האנרגיה האצורה בדלק באופן מירבי מאידך, מהלכים שיוזילו מאוד את תהליך הפקת האנרגיה.
בהמשך מוצג מבער דו שימושי מיוצר על ידי חברת ERC בעל תכונות ייחודיות, התאמה מירבית לשימוש דו דלקי והפעלה בסיסית ולא מסובכת. ERC מתכננת ומייצרת את המבערים הדו שימושיים לעבודה משולבת או פרטנית עם דלק נוזלי ו/או גזים מכל סוג לדוודי קיטור ו/או תאי בעירה למטרות אחרות.
מבערי ERC מתחלקים בעיקרם לשלושה סוגים והם:
1) מבערים לדוודי קיטור LOW NOx לשריפה של גז טבעי ו/או דלקים קלים או כבדים טווח הספק 5 – 60 MW
2) מבערים לשריפת פסולת המתוכננים לשימוש בשני דלקים שונים (הצתה וגיבוי לדלק בתוספת פסולת נוזלית) טווח פעולה 3 – 40 MW.
3) מבערי הצתה וגיבוי לפחם, ביו מסה ושריפת מוצקים במתקנים לשריפת פסולת עירונית הספק אפשרי 5 – 40 MW
התכונות המיוחדות של מבערי ERC מאפשרות שריפת אחד או שני דלקים שונים בו זמנית באותו מבער בטווח שבין 100 ל-500 ק”ג/שעה דלק.
ייחודו של מבער LOW NOx ERC הינו: שלושה שלבי הזנת אויר, מחזור פנימי של גזי השריפה, פיצול אספקת אויר מותנה עומס על מנת לקבל יעילות בעירה מירבית, כיוון צינורות הגז במבער לאופטימיזציה של תבנית הבעירה.
התכונות הנ”ל מאפשרות להשיג עמידה בתקנות המחמירות ביותר של פלט חלקיקים, CO ו- NOx.
תבנית הבעירה (צורת הלהבה) של מבערי ERC ניתנת לאופטימיזציה בהתאמה לגיאומטריית (תצורת) תאי השריפה על ידי ויסות הזרימה האקסיאלית של הבעירה.
בעת בחינת השיקולים להחלפת המבער, חשוב ביותר לוודא שהמבער הנבחר אכן מאפשר את הויסותים הדרושים למיצוי מירבי של שילובי הדלקים. יתכן כי המבער האופטימלי ליישום הנבחן יהיה מבער שביכולתו לעבוד עם שני דלקים לפחות (דלק גזי ודלק נוזלי בו זמנית) כדוגמת מבערי ERC שהוצגו לעיל.
סיכום
מאמר זה מתייחס לאתגרים הקשורים להפעלת והסבת דוודי קיטור בתנאים המשתנים בשוק הדלק. שימוש בדלקים פחממנים נוזלים ו/או בגז טבעי מחייב התאמת המערכת לסוג הדלק שבו רוצים להשתמש או לחילופין שימור המערכת תוך התאמתה לדרישות התפעול ולעמידה בתקני איכות האוויר המחייבים. שלב קריטי בתהליך התכן של מערכת אנרגיית קיטור חדשה או מוסבת הינו הכרה עמוקה של היתרונות והחסרונות הטכניים והתקציביים של המערכות השונות וסוגי דלקים שונים. לימוד הבעיות והתייעצות עם מומחים כגון בודקי דוודים ומביני ענין אחרים הינו תהליך חשוב שלא כדאי לוותר עליו. בכל מקרה, ניתן להסיק כי ניתן להפעיל דוודי קיטור ביעילות ובנצילות מירבית גם בדלקים פחממנים נוזליים הקיימים כיום וזאת ללא צורך בשינויים מרחיקי לכת.
המאמר נכתב על ידי יעקב טל, נשיא חברת רוטל דבקים וכימיקלים בע”מ
