تستخدم العديد من محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة (CCPP) ومحطات التوليد المشترك أو محطات التوليد المشترك للحرارة والطاقة (CHP) أنظمة الحرق الإضافية أو شعلات القنوات داخل غلايات مولدات البخار لاستعادة الحرارة (HRSG). يمكن تنشيط مواقد القنوات عند الطلب لزيادة إنتاج بخار مولد البخار لاسترداد الحرارة المستعادة بسرعة وكفاءة إلى مولد التوربينات البخارية لإضافة ميغاواط في محطات التوليد المشترك للحرارة والطاقة حيث يمكن أن يكون إنتاج الميغاواط عند الطلب أو مخططًا مسبقًا من الإرسال المطبق للمنتج لدعم الطلب على الكهرباء. يمكن أن تزيد مواقد القنوات أيضًا من إنتاج البخار لاستخدام العملاء، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة المبيعات لمنتج الطاقة الحرارية المختلطة.
على مستوى السوق المحلية، تم تركيب العديد من مواقد أنابيب الحرق في محطات توليد الطاقة الشمسية/مواقد الاحتباس الحراري الأصلية في الحقول الجديدة ومرافق توليد الطاقة الكربونية/مرافق إنتاج الطاقة الحرارية المدمجة التي تم بناؤها بين عامي 1995 و2005. وقد تباطأت عمليات تركيب مواقد الشعلات في مرافق محطات توليد الطاقة النظيفة لتوليد الكهرباء باستخدام أنابيب الحرق في محطات توليد الكهرباء باستخدام أنابيب الحرق في الحقول الجديدة ومحطات توليد الكهرباء باستخدام مولدات الكربون/مراكز إنتاج الطاقة النظيفة بين عامي 2005 و2015. ومنذ عام 2015، توقفت تقريبًا عمليات إنشاء مرافق جديدة لمحطات توليد الطاقة الكهربائية المحتوية على شواحن غاز ثاني أكسيد الكربون ومولدات الطاقة الكربونية/مولدات الطاقة الشمسية المركزة بسبب الاقتصاد والضغوط الأخيرة من الوكالات الحكومية للبحث والاستثمار في تقنيات الوقود الأخضر. ونتيجة لذلك، أصبحت البنية التحتية لمحطات الطاقة في السوق المحلية متقادمة وتحتاج إلى الاهتمام.
ولسوء الحظ، وبسبب تقادم البنية التحتية للمعدات الحالية، فإن العديد من أنظمة حرق مجاري الهواء الموجودة اليوم قد وصلت أو تقترب بسرعة من دورة حياتها المصممة لها وتسبب مجموعة من المشاكل للمنتج، مثل
تُعد عمليات التفتيش المتكررة الموثقة والمراقبة الإشرافية للمعدات القديمة أمرًا حيويًا لفهم الحالة الحالية لشعلات مجاري الهواء في المنشأة ومعرفة متى يجب وضع ميزانية التكلفة الرأسمالية للإصلاحات أو الاستبدال. يمكن إجراء عمليات الفحص أثناء تشغيل المعدات ولكن من الأفضل إجراؤها أثناء فترات الانقطاع، عادةً خلال فصلي الربيع والخريف، ويجب أن تقوم بها شركة احتراق ذات سمعة طيبة. يمكن لعمليات الفحص هذه تحديد المشاكل التي قد تؤثر على المعدات الحالية، وتشخيص سبب حدوث الأعطال بالفعل، وتحديد ما إذا كان الاستبدال أكثر اقتصادا من الصيانة المستمرة. يمكن إكمال عمليات الفحص في أقل من يوم واحد إذا تم تنسيقها بشكل مناسب حتى لا تتأخر إعادة تشغيل المنشأة.
غالبًا ما يكون استبدال أنظمة مواقد مجاري الهواء أسهل مما يدركه معظم المنتجين. يمكن أن يكون هذا أفضل نهج للحفاظ على دورة حياة قدرات إنتاج الطاقة لأن الاستبدال يوقف عملية التقادم ويعيد ضبط الساعة للمنتج، مما يزيل أحد المخاوف العديدة لفريق الإدارة. تساعد دراسة الحالة هذه لإحدى عمليات الاستبدال الجاهزة لنظام حرق مجاري الهواء (الشكل 1) التي أجراها Zeeco أصحاب المنشأة على فهم المسار من التشخيص إلى بدء التشغيل وتوضح فوائد التخلص من المعدات القديمة من البنية التحتية لمحطة توليد الطاقة.
في عام 2022، تواصلت إحدى المرافق الرئيسية المنتجة للكهرباء في جنوب شرق الولايات المتحدة مع Zeeco بشأن نظام حرق مجاري الهواء الحالي. Zeeco أجرى الموقع الإلكتروني فحصًا لانقطاع التيار الكهربائي وسجل النتائج التي تضمنت
يمكن أن تنتج مثبتات اللهب المشوهة والمشوهة عن عدم القدرة على التحكم في شكل اللهب بسبب ضعف تدفق غاز عادم التوربينات (TEG). ويحدث هذا بشكل عام بسبب التصاميم القديمة التي كانت دائمًا غير ملائمة ولكنها غير معروفة حتى إدخال التقنيات الأحدث. كما أن عملية التقادم البسيطة لمعدات الاحتراق المعرضة لسنوات من التدوير وإيقاف التشغيل تتآكل أيضًا حوامل اللهب وأجسام الخداع. في هذه الحالة، لوحظ كلاهما كمساهمين في تآكل المعدات.
يمكن أن ينتج عدم قدرة الطيار على إضاءة لهب الوقود الرئيسي عن ترهل عناصر الموقد. والأسباب الإضافية لهذا الفشل هي ببساطة تدمير جهاز (أجهزة) الإشعال التي توجد داخل بيئة فرن HRSG يومًا بعد يوم في درجات حرارة شديدة. تتعطل الدوائر الكهربائية العامة لأنظمة الإشعال عالية الطاقة بسهولة بسبب بخار الماء من أنظمة توليد الطاقة الكهربائية وأنظمة القنوات المفتوحة، والتي غالبًا ما تكون مبللة بمياه الأمطار. في هذه الحالة، كان ترهل عنصر الموقد هو السبب الرئيسي لفشل الطيار في إشعال الوقود الرئيسي. لم تعد أطراف الشرارة في مسار مسار الوقود الرئيسي ولم تتح لها فرصة الإضاءة.
يمكن أيضًا أن يعزى ضعف التعرف على ماسح اللهب للهب الرئيسي للوقود الرئيسي إلى عدة مشكلات:
في هذه الحالة، كانت الماسحات الضوئية ذات تقنية قديمة وقد تآكلت في مراحل مختلفة عبر ارتفاعات الشعلات المتعددة.
إن اصطدام اللهب في قسم أنابيب HRSG في المصب هو المدمر الرئيسي لغلايات HRSG، مما يكلف الملايين لإصلاح أنابيب الغلايات الطويلة المصنوعة من السبائك. يؤدي اللهب الطويل والكسول إلى اصطدام اللهب حيث يقوم نظام الموقد بإدخال الوقود الخام في فرن HRSG (تحت السيطرة الكاملة لنظام إدارة الموقد [BMS]) ويتم إشعاله بواسطة المشعل الدليلي. وبمجرد تشغيل شعلة الوقود الرئيسية والتعرف عليها بواسطة ماسح اللهب، يسمح نظام التحكم الموزع في HRSG (DCS) بزيادة الوقود لتلبية الطلب على البخار الناتج.
ومع ذلك، عندما تتآكل أطراف الموقد تحت ضغط الوقود بمرور الوقت، أو عندما تتآكل مثبتات اللهب بسبب إعادة تدوير تدفق غاز مكافئ السمية ولهب الموقد، أو عندما تتدلى عناصر الموقد (الشكل 2)، يُسمح للوقود بالتدفق إلى أسفل طرف الموقد قبل حدوث الاحتراق الفعلي أو الكامل. يمكن لهذه العوامل تمكين اللهب من النمو لفترة أطول حتى يصطدم بالأنابيب. بمرور الوقت، سيؤدي الاصطدام إلى تدمير الأنابيب. يجب تصحيح هذه المشكلة، وإلا فإن الفشل المستقبلي وشيك الحدوث. في هذه الحالة، ساهم اللهب الأطول الناجم عن تآكل أطراف الموقد في اصطدام اللهب.
تضمن هذا المشروع تحديات مشتركة وتحديات خاصة بالحالة. على وجه التحديد، كان من المقرر أن تستمر فترة الانقطاع المخطط لها مسبقًا لمدة 18 يومًا في فصل الربيع، وتم تصنيفها على أنها فترة انقطاع غير رئيسية، مما يعني أنه لم يكن من المخطط إكمال أي تعديلات في توربينات الاحتراق أو التوربينات البخارية خلال فترة الانقطاع هذه. عادةً ما يتم التخطيط لحالات الانقطاع قبل وقت طويل في العديد من المواقع، مما يجعل من المهم جدًا فهم الحالة الحالية لمعدات حارق مجاري الهواء حتى يمكن إكمال الاستبدال دون مقاطعة أو تغيير جداول الانقطاع المخطط لها مسبقًا.
وأوضح العميل كذلك أن هذا المرفق كان بالغ الأهمية للشبكة حيث كان الطلب على إنتاج البخار وإنتاج الميجاوات ذا أهمية قصوى بسبب قاعدة العملاء الضخمة. لم يكن تفويت توقيت الانقطاع خيارًا مطروحًا، وكان لا بد من تشغيل الوحدة في اليوم الأخير من الانقطاع. لم يكن الانقطاع التالي المخطط له لهذا الموقع قبل عدة سنوات، مما أضاف اعتبارًا آخر مهمًا للمعدات والتركيب. كانت هناك حاجة إلى تخطيط تسليم المفتاح على نطاق واسع لمواجهة هذا التحدي الزمني، وكان التواصل المستمر مع المنشأة أمرًا بالغ الأهمية.
وعادةً ما يجب أن يتناسب التصميم والتركيب مع قيمة تكلفة الميزانية الرأسمالية المعتمدة مسبقًا للانقطاع. في هذه الحالة، كان لدى العميل ميزانية رأسمالية معتمدة قبل عامين تقريباً من شراء الشعلات الجديدة. ومع ذلك، تسبب التضخم في الاقتصاد ووباء جائحة كورونا في جعل تسعير المواد مصدر قلق غير متوقع.
كان توقيت طلب عرض الأسعار مقابل مواعيد انقطاع التركيب هو مفتاح النجاح. حيث يستهلك كل من التصميم والتصنيع والتسليم والتركيب عددًا من الأسابيع من الجدول الزمني الإجمالي لإنجاز العمل بنجاح. ولذلك، كان من الضروري طلب المعدات قبل وقت كافٍ من الجدول الزمني المخطط لانقطاع التيار الكهربائي. ومرة أخرى، أتاح فهم الحالة الحالية لمعدات حارق مجاري الهواء لمالك المنشأة التخطيط للاستبدال بشكل صحيح.
تم الانتهاء من تصميم التعديل التحديثي من قبل فريق عمل ذو خبرة عالية قام بتنفيذ العديد من مشاريع الاستبدال الناجحة لموقد مجاري الهواء، إلى جانب تصميمات وتصنيع مواقد مجاري الهواء لقائمة واسعة من الشركات المصنعة للمعدات الأصلية في جميع أنحاء العالم. إن الاحتفاظ بفريق واحد من المهندسين والمديرين في المشروع يعزز العلاقات مع فريق العميل ويزيل ثغرات المعلومات في المشروع.
وقد تم إتمام عمليات شراء المواد من قبل موظفين مدربين تدريبًا مكثفًا على إيجاد أفضل الأسعار والتسليم. Zeeco يستخدم الموقع الإلكتروني قائمة واسعة من المصنعين المعتمدين الذين تراقبهم المنظمة الدولية لتوحيد المقاييس أو برنامج المنظمة الدولية لتوحيد المقاييس (ISO)، مما يمنح قوة شرائية هائلة للمشترين المعنيين ويزيل الحاجة إلى القلق بشأن الموردين الجدد أو غير المختبرين.
تمت مراقبة تصنيع المعدات في أحد منشآت التصنيع العالمية السبعة التابعة لشركة Zeecoمراقبة شديدة من قبل فريق ضمان الجودة/مراقبة الجودة (QA/مراقبة الجودة) وفريق هندسة تنفيذ المشروع. تم تخطيط التسليم وتنفيذه بواسطة فريق لوجستي من خبراء النقل. قبل مرحلة تنفيذ المشروع، أنشأ الموقع Zeeco مخططًا وخطة محددة للغاية لكل مهمة على حدة لجميع الأعمال الميكانيكية والكهربائية التي كان من المقرر تنفيذها في الموقع. وقد اتبعت الخطة المنفذة من قبل أطقم البناء ذوي الخبرة.
تنتج جميع مشاريع التركيب بنظام تسليم المفتاح تقريبًا بعض الاكتشافات التي تحدد المشكلات غير المعروفة قبل بدء هدم المعدات الموجودة. وفي حالة هذا المشروع، كان الاكتشاف عبارة عن تآكل داخلي خطير في جدران غلاف غلاف الفولاذ الكربوني لغاز التوليد عالي الاسترداد ومولدات التوليد عالي الاسترداد (الشكل 3). هذا النوع من الاكتشاف شائع بشكل متزايد في معدات التوليد بالغاز عالي الاستبانة ومعدات حرق مجاري الهواء القديمة، وتحديدًا عندما يتم تركيب وحدات التوليد بالغاز عالي الاستبانة بالقرب من بيئات ما-رين أو في الأماكن التي قد تتسبب درجات الحرارة القصوى في أن يعمل الغلاف المكشوف وعزل جدران التوليد بالغاز عالي الاستبانة ونظام لوحة البطانة الداخلية للغاز عالي الاستبانة على نحو غير عادي.
من الاكتشافات الشائعة الأخرى لهذه الأنواع من أجهزة التوليد عالي الضغط العالي الحرارة وحارق مجاري الهواء هي أنابيب الوقود المتآكلة داخليًا، وانخفاض سُمك جدار أنابيب الضغط، وتآكل أو تلف مقعد الصمام. تتطور هذه المشكلات بمرور الوقت بسبب التقلبات المتفاوتة في درجة حرارة الوقود في جميع أنحاء البنية التحتية لأنابيب الوقود في المحطة بسبب تغير الطقس والظروف الموسمية. كان من المقرر بالفعل استبدال الأنابيب الخارجية لهذا المشروع بأنابيب وتركيبات وصمامات جديدة خالية من التآكل.
تم تخطيط مشروع استبدال موقد مجاري الهواء الجاهز بنظام تسليم المفتاح لمراعاة هذه الأنواع الشائعة من الاكتشافات. تتم مناقشة كل اكتشاف محتمل مع العميل قبل الانتهاء من شراء المعدات والتركيب الجاهز. يؤدي التخفيف من الاكتشافات مقدمًا من خلال التخطيط التفصيلي إلى إنشاء جدول زمني للأداء دقيق قدر الإمكان لسيناريوهات العالم الحقيقي ويساعد على التخلص من المفاجآت.
أثناء فترة الانقطاع المخطط لها، غالبًا ما يكون المقاولون الآخرون في الموقع يؤدون العمل على معدات أخرى، مثل أبراج التبريد أو أحواض بطن أسطوانة الغلاية وصمامات التنفيس. يمكن أن يصبح الموقع مزدحمًا، ويمكن أن تقلل مقطورات الأدوات ومساحات مكاتب البناء من مناطق تجميع المواد. إن استخدام شركة تركيب ذات سمعة طيبة وضمان الحضور اليومي لاجتماعات الانقطاع يوفر لجميع المقاولين القدرة على التعبير عن المخاوف ومشاركتها والتطلع إلى الخطط المستقبلية يوميًا. يمكن أن يؤدي التنسيق بين المقاولين إلى تجنب مشاكل مثل المنافسة على الرافعة أو مساحات الرفع العلوية وتصاريح الفحص الإشعاعي غير المتلف، بالإضافة إلى ازدحام الطرق بسبب تسليم المواد والمواد المستهلكة. إن المشروع الذي يتم التنسيق فيه بشكل جيد هو مشروع أكثر أمانًا، مما يؤدي إلى القضاء على الحوادث وربما إنقاذ الأرواح.
بعد بدء تشغيل هذا المشروع وتسريح طاقم التركيب، كانت الفوائد التي عادت على هذا العميل واضحة للغاية. كل نقطة من النقاط التالية لبت احتياجات العميل وأعادت الحياة التي كان العميل في أمس الحاجة إليها إلى نظام موقد مجاري الهواء لسنوات عديدة.
النجاح المتكامل
تم الانتهاء من استبدال موقد مجاري الهواء في 16 يومًا بدلًا من 18 يومًا المخصصة، مما سمح بإعادة تشغيل الوحدة بنجاح في اليوم الأخير من الانقطاع.
التكلفة
في هذه الحالة، أتاحت القوة الشرائية العالمية لموقع Zeecoللفريق الحصول على المواد وتوفير قيمة الميزانية الرأسمالية الأصلية التي تم إنشاؤها قبل شراء المعدات بوقت طويل.
معدات جديدة
لدى العميل الآن نظام جديد لحرق مجاري الهواء دون أي من المشاكل السابقة. وستؤدي الوفورات المالية الناجمة عن انخفاض تكاليف الصيانة والتشغيل إلى تحقيق وفورات مع مرور الوقت.
المعدات الصحيحة
كان التصميم والتركيب متوافقًا بنسبة 100% مع المواصفات، مما يعني أن العميل حصل على كل ما طلبه في غضون فترة انقطاع واحدة وبتكلفة ميزانية واحدة.
إطلاق الحرارة
توفر المعدات الجديدة الكمية المناسبة من إطلاق الحرارة في غلاية HRSG لإنتاج البخار على النحو الأمثل.
التلفيق
Zeeco استخدام أحد مرافق التصنيع العالمية السبعة الموجودة داخل الشركة لاستكمال المعدات في الوقت المحدد وفي إطار الامتثال الكامل لمتطلبات ضمان الجودة/مراقبة الجودة الداخلية للشركة والعميل على حد سواء.
التوصيل
إن معرفة أن المعدات المشتراة سيتم تسليمها إلى الموقع باستخدام نظام الخدمات اللوجستية الخاص بالمورد وفرت ساعات طويلة من إشراف إدارة العميل وقلقها.
تركيب
استخدم هذا التركيب بنظام تسليم المفتاح أحد فرق التركيبات الميكانيكية والكهربائية العديدة التي يستخدمها ويديرها Zeeco . كما وفر التركيب الكامل بنظام تسليم المفتاح على العميل ساعات طويلة من الإشراف الإداري والاهتمام.
الأداء في الوقت المحدد
تم إنجاز المشروع في وقت أبكر مما كان متوقعًا وبالتكلفة المدرجة في الميزانية، مما عاد بالنفع على المنتج وضمن أن الانقطاع المخطط له كان صحيحًا ولم يكن هناك حاجة إلى تمديده.
انعدام حوادث السلامة أو الحوادث
عاد الجميع إلى منازلهم في نهاية كل يوم دون وقوع إصابات. على المدى الطويل، تظل أقساط التأمين منخفضة، وتظل مقاييس تتبع سلامة المنشأة نظيفة، ويظل سجل الشركة في مجال السلامة دون شوائب.
تحسين الوصول
تسمح مناطق الوصول الأقل ازدحامًا في واجهة الموقد بتحسين الصيانة والعمليات مع توفير بيئات عمل أكثر أمانًا.
تدريب
يعد تدريب فريق العمليات على المعدات الجديدة من المورد أمرًا حيويًا لتحقيق عمليات خالية من العيوب وتقليل الرحلات غير الضرورية.
الانبعاثات
إن وجود تكنولوجيا المعدات الجديدة يقلل بشكل كبير من الانبعاثات في كثير من الحالات، ويمكّن الشركات العاملة من البقاء ضمن حدود الانبعاثات المسموح بها.
حماية المعدات
إن شكل اللهب الذي يتم تثبيته جيدًا وأطوال اللهب التي تتناسب بشكل جيد داخل فرن HRSG يزيل الأضرار التي تلحق بأقسام الأنابيب في المصب وجدران البطانة والأسقف والأرضية.
الامتثال للرابطة الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA)
يتم تحديث NFPA 85، وهي الهيئة الحاكمة لحارق مجاري الهواء، والفصل 8 على وجه التحديد، بشكل عام. إن وجود معدات جديدة يعني أن الضمانات الحاكمة موجودة بالفعل.
الضمان
توفر المعدات الجديدة ضمانات محدودة لأصحاب المنشآت.