بائیوماس بوائلرز کے لیے ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجر

روایتی فوسل فیول بوائلرز کے مقابلے میں، بائیو ماس بوائلرز کی ایندھن کی خصوصیات ان کے ایگزاسٹ گیس ٹریٹمنٹ کی خصوصیت کا تعین کرتی ہیں - بائیو ماس ایندھن میں زیادہ نمی اور راکھ کا مواد ہوتا ہے، اور دہن کے بعد پیدا ہونے والی ایگزاسٹ گیس میں بڑی مقدار میں دھول، الکلی دھاتیں، بھاری دھاتیں، اور کورونٹس کی ضرورت ہوتی ہے۔ مزاحمت اور گرمی کے تبادلے کے سامان کی مخالف بلاکنگ. روایتی ہیٹ ایکسچینجرز میں اکثر مسائل ہوتے ہیں جیسے حرارت کی منتقلی کی کم کارکردگی، آسان پیمانہ اور رکاوٹ، اور مختصر سروس لائف، جو بائیو ماس بوائلرز کے کام کرنے کے پیچیدہ حالات کے مطابق نہیں بن سکتیں۔ ڈیڈیکیٹڈ بائیو ماس بوائلر ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجر نے ٹارگٹڈ سٹرکچرل ڈیزائن اور میٹریل آپٹیمائزیشن کے ذریعے اس صنعت میں درد کے مسائل کو ٹھیک ٹھیک حل کیا ہے، ایگزاسٹ گیس سے فضلہ حرارت کی موثر بازیافت اور آلات کے طویل مدتی مستحکم آپریشن کے دوہرے اہداف کو حاصل کیا ہے، ایک ناگزیر بائیو ماس بوائلر سسٹم کی معاونت کے لیے ایک ناگزیر آلات بن گیا ہے۔
بائیو ماس بوائلر ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجر کا بنیادی کام کرنے والا اصول گیس گیس یا گیس-مائع بالواسطہ ہیٹ ایکسچینج ٹیکنالوجی پر مبنی ہے، جو اعلی-درجہ حرارت کے اخراج والی گیس اور ٹھنڈے میڈیم (ہوا، پانی، وغیرہ) کے درمیان درمیانے درجے کے ساتھ براہ راست رابطے کے بغیر حرارت کی منتقلی کو حاصل کرتا ہے، اور فضلہ گیس کی بحالی اور دوبارہ استعمال سے خارج ہونے والی حرارت کو مکمل کرتا ہے۔ ورک فلو کا خلاصہ "ویسٹ گیس ہیٹ ایکسچینج → ویسٹ ہیٹ ریکوری → سیکنڈری یوٹیلائزیشن" کے بند-لوپ سائیکل کے طور پر کیا جا سکتا ہے: بائیو ماس بوائلر دہن سے پیدا ہونے والی اعلی-درجہ حرارت کی فضلہ گیس فضلہ کے ہاٹ سائیڈ فلو چینل میں داخل ہوتی ہے اور کولڈ فلو ہیٹ ایکسچینج کے ذریعے کولڈ فلو ہیٹ ایکسچینج میں داخل ہوتی ہے۔ ہیٹ ایکسچینجر کی دھاتی ہیٹ ایکسچینج کی سطح کے ذریعے بہاؤ کا راستہ (جیسے بوائلر میں داخل ہونے والی ٹھنڈی ہوا، پروڈکشن گردش کرنے والا پانی وغیرہ)؛ گرمی کی منتقلی کو مکمل کرنے کے بعد، ایگزاسٹ گیس کا درجہ حرارت نمایاں طور پر تقریباً 150 ڈگری تک کم ہو جاتا ہے، اور ماحولیاتی اخراج کی ضروریات کو پورا کرنے کے بعد اسے خارج کر دیا جاتا ہے۔ گرمی کو جذب کرنے والا کولڈ میڈیم بوائلر کمبشن ایئر پری ہیٹنگ، پروڈکشن پروسیس ہیٹنگ، ہیٹنگ اور دیگر منظرناموں کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، فضلہ حرارت کے وسائل کے استعمال کو محسوس کرتے ہوئے اور "توانائی کے تحفظ اور کھپت میں کمی → ماحولیاتی تحفظ اور اخراج میں کمی" کا ایک نیک سائیکل تشکیل دیتا ہے۔

بایوماس بوائلرز کی آپریٹنگ خصوصیات کی بنیاد پر، صنعت میں عام طور پر استعمال ہونے والے فضلہ گیس ہیٹ ایکسچینجرز کو بنیادی طور پر تین اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ہر قسم کی مصنوعات کو مختلف ترازو کے بایوماس بوائلرز اور مختلف ساختی فوائد کے ساتھ آپریٹنگ کنڈیشنز کے مطابق ڈھال لیا جاتا ہے، جس سے فضلہ حرارت کی مختلف ضروریات کو پورا کیا جاتا ہے۔

پلیٹ کی قسم کا فضلہ گیس ہیٹ ایکسچینجر چھوٹے اور درمیانے-بائیوماس بوائلرز کے لیے ترجیحی حل ہے۔ اس کا بنیادی حصہ دھاتی نالیدار پلیٹوں کے متعدد سیٹوں پر مشتمل ہوتا ہے، اور پلیٹوں کے دونوں طرف ٹھنڈا اور گرم میڈیا بہاؤ، پتلی پلیٹوں کے ذریعے موثر حرارت کا تبادلہ حاصل کرتا ہے۔ نالیدار پلیٹوں کا خاص ڈھانچہ بہاؤ چینل میں زبردستی ہنگامہ خیزی پیدا کرتا ہے، جس سے حرارت کی منتقلی کے گتانک میں بہت بہتری آتی ہے۔ حرارت کی منتقلی کی کارکردگی روایتی فلو قسم کے ہیٹ ایکسچینجرز کے مقابلے میں بہت زیادہ ہے، جس کا حرارت کی منتقلی کا گتانک 30-50W/(m² · K) ہے۔ ساخت کمپیکٹ ہے، اور حجم اسی گرمی کی منتقلی کی کارکردگی کے تحت چھوٹا ہے. چھوٹے اور درمیانے درجے کے بایوماس بوائلرز کی مقامی ترتیب کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے اینٹی کلاگنگ ایش ڈھانچہ کو کام کے حالات کے مطابق بنایا جا سکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، پلیٹ ہیٹ ایکسچینجر ایک الگ کرنے کے قابل ڈیزائن کو اپناتا ہے، جو روزانہ کی صفائی اور دیکھ بھال کے لیے آسان ہے، اور بائیو ماس ویسٹ گیس میں دھول کے زیادہ مواد کے مسئلے سے مؤثر طریقے سے نمٹ سکتا ہے، اسکیلنگ اور رکاوٹ سے بچتا ہے جو آپریشنل کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔
ٹیوب قسم کے فضلے والے گیس ہیٹ ایکسچینجرز زیادہ-درجہ حرارت کی فلو گیس اور زیادہ ہوا کے حجم کے منظرناموں جیسے بڑے بایوماس بوائلرز اور بائیو ماس پاور پلانٹس کے لیے زیادہ موزوں ہیں۔ وہ سٹیل کے پائپ بنڈلوں پر مشتمل ہوتے ہیں، جس میں اعلی-درجہ حرارت کی فضلہ گیس ٹیوبوں کے باہر بہتی ہوتی ہے اور ٹیوبوں کے اندر ٹھنڈی میڈیم بہتی ہوتی ہے، جس سے دھاتی ٹیوب کی دیواروں کے ذریعے حرارت کی منتقلی ہوتی ہے۔ ٹیوب ہیٹ ایکسچینجر قابل اعتماد طریقے سے کام کرتا ہے، اس میں دباؤ کی مضبوط مزاحمت ہوتی ہے، اور یہ بائیو ماس بوائلر ایگزاسٹ گیس کے اعلی درجہ حرارت کے حالات کے مطابق ڈھال سکتا ہے۔ ٹیوب بنڈل کا ڈھانچہ صفائی کے آلے سے لیس کرنا آسان ہے، جو کہ زیادہ دھول سے نکلنے والی گیس کا مؤثر طریقے سے علاج کر سکتا ہے۔ سنکنرن مزاحمت کو بڑھانے کے لیے، نلی نما ہیٹ ایکسچینجرز کے ٹیوب بنڈل اکثر ایسے مواد سے بنائے جاتے ہیں جیسے 304، 316L سٹینلیس سٹیل، حرارت-مزاحم اسٹیل، وغیرہ، جو بائیو ماس ویسٹ گیس میں سنکنرن اجزاء کے کٹاؤ کے خلاف مزاحمت کر سکتے ہیں اور آلات کی سروس لائف کو بڑھا سکتے ہیں۔

حالیہ برسوں میں، بائیو ماس بوائلرز کے میدان میں دو-فیز فلو ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجرز کو ہیٹ ایکسچینج آلات کی ایک نئی قسم کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ یہ ایک تقسیم شدہ ڈھانچہ کو اپناتا ہے، جس میں گرمی جذب کرنے والا اختتام اور حرارت جاری کرنے والا اختتام ہوتا ہے، جو گردش کا نظام بنانے کے لیے بند پائپ لائن کے ذریعے جڑا ہوتا ہے۔ ایک وقف شدہ ہیٹ ایکسچینج میڈیم اندر لگایا جاتا ہے، اور میڈیم ایگزاسٹ گیس کی حرارت کو گرمی جذب کرنے والے سرے پر جذب کرتا ہے اور سیر شدہ بھاپ میں بخارات بن جاتا ہے۔ گرمی کی رہائی کے لیے حرارت جاری کرنے والے سرے میں داخل ہونے کے بعد، یہ مائع حالت میں گاڑھا ہو جاتا ہے، اور سائیکل گرمی کی منتقلی کو مکمل کرنے کے لیے دہرایا جاتا ہے۔ اس کا بنیادی فائدہ ہیٹ ایکسچینجر کی دیوار کے درجہ حرارت کو ہمیشہ ایگزاسٹ گیس کے اوس پوائنٹ درجہ حرارت سے اوپر کنٹرول کرنے کی صلاحیت میں مضمر ہے، بنیادی طور پر کم-درجہ حرارت کے سنکنرن اور اسکیلنگ بلاکیج کے مسائل سے بچتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، یہ قابل کنٹرول اور ایڈجسٹ دیوار کا درجہ حرارت حاصل کرتا ہے، جو متغیر بایوماس ایندھن کی اقسام اور بوجھ کے اتار چڑھاو کے کام کے حالات کے مطابق ہو سکتا ہے۔ اس کی سروس لائف روایتی ہیٹ پائپ ہیٹ ایکسچینجرز سے کہیں زیادہ لمبی ہے، اور فضلہ ہیٹ ریکوری کی کارکردگی 80 فیصد سے زیادہ مستحکم ہے۔

بائیو ماس بوائلر ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجرز کے استعمال نے توانائی کے تحفظ، ماحولیاتی تحفظ اور اقتصادی فوائد میں تین گنا کامیابی حاصل کی ہے، جو بایوماس انرجی کے اعلی-معیار کی ترقی کو فروغ دینے کے لیے ایک اہم معاون بن گیا ہے۔ توانائی کے تحفظ اور کھپت میں کمی کے لحاظ سے، بوائلر کی دہن ہوا کو پہلے سے گرم کرنے کے لیے ایگزاسٹ گیس سے فضلہ کی حرارت کو بازیافت کرکے، ہوا کے درجہ حرارت میں ہر 100 ڈگری اضافے کے لیے بوائلر کی دہن کی کارکردگی کو تقریباً 2% -3% تک بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ اسی بخارات کی صلاحیت کے تحت، ایندھن کی کھپت کو 5% -15% تک کم کیا جا سکتا ہے، اور سرمایہ کاری کی واپسی کی مدت عام طور پر 1-2 سال کے درمیان ہوتی ہے۔ چورا پیلٹ بوائلر کے ساتھ مل کر ایک سٹینلیس سٹیل پلیٹ قسم کے ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجر کو انسٹال کرنے کے بعد، ایگزاسٹ گیس کا درجہ حرارت 320 ڈگری سے کم ہو کر 160 ڈگری ہو گیا، اور انلیٹ ہوا کا درجہ حرارت بڑھ کر 180 ڈگری ہو گیا۔ بوائلر کی تھرمل کارکردگی میں تقریباً 6% اضافہ ہوا، اور ایندھن کی کھپت میں تقریباً 12% کمی واقع ہوئی، توانائی کی بچت کے اہم اثرات کے ساتھ۔

ماحولیاتی تحفظ اور اخراج میں کمی کے لحاظ سے، ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجر بائیو ماس بوائلرز کے ایگزاسٹ ٹمپریچر کو 300 ڈگری سے اوپر سے تقریباً 150 ڈگری تک کم کر سکتے ہیں، جو نہ صرف فضا میں ہائی-درجہ حرارت والی فلو گیس کی تھرمل آلودگی کو کم کرتا ہے، بلکہ آلودگیوں کی پیداوار کو بھی کم کرتا ہے۔ CO اور NOx جیسے آلودگیوں کا اخراج نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے، جس سے کاروباری اداروں کو انتہائی کم اخراج کے معیارات پر پورا اترنے میں مدد ملتی ہے۔ اسی وقت، فلو گیس کے درجہ حرارت میں کمی بوائلر کی دم پر حرارتی سطح اور دھول ہٹانے والے آلات پر تھرمل بوجھ کو کم کر سکتی ہے، بوائلر اور فلو سسٹم کی سروس لائف کو بڑھا سکتی ہے، اور سامان کی دیکھ بھال کے اخراجات کو کم کر سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، فضلہ حرارت کی بحالی کے بعد فضلہ گیس میں دھول اور سنکنرن اجزاء کا ارتکاز مزید کم ہو جاتا ہے، جو ماحولیاتی ماحول میں آلودگی کو کم کرتا ہے اور صاف اور کم-کاربن بایوماس توانائی کی ترقی کی پوزیشننگ کے ساتھ ہم آہنگ ہوتا ہے۔

بایوماس انرجی انڈسٹری کی مسلسل ترقی اور تیزی سے سخت ماحولیاتی پالیسیوں کے ساتھ، بائیو ماس بوائلر ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجرز کی تکنیکی تکرار کی رفتار تیز ہوتی جارہی ہے۔ مستقبل میں، صنعت تین اہم سمتوں پر توجہ مرکوز کرے گی: مادی اختراع، ذہین اپ گریڈنگ، اور سسٹم انضمام۔ مواد کے لحاظ سے، نئے مواد جیسے نینو کوٹنگز اور گرافین ریئنفورسڈ کمپوزٹ میٹریل کو فوولنگ تھرمل ریزسٹنس کو کم کرنے، آلات کی سنکنرن مزاحمت اور تھرمل چالکتا کو بہتر بنانے اور آلات کی سروس کی زندگی کو مزید بڑھانے کے لیے فروغ دیا جائے گا۔ ذہین کنٹرول کے لحاظ سے، ڈیجیٹل جڑواں اور AI پیشن گوئی کی دیکھ بھال کی ٹیکنالوجی کو مربوط کرنا، آلات کے آپریشن کی حالت کی حقیقی وقت کی نگرانی، غلطی کی وارننگ اور درست دیکھ بھال، غیر منصوبہ بند ڈاؤن ٹائم کو کم کرنا، اور آپریشن اور دیکھ بھال کے اخراجات کو کم کرنا؛ سسٹم انٹیگریشن کے لحاظ سے، ہم ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجرز کو ORC پاور جنریشن، جذب ہیٹ پمپس اور دیگر ٹیکنالوجیز کے ساتھ جوڑنے کو فروغ دیں گے تاکہ 80-600 ڈگری کے مکمل درجہ حرارت کی حد میں ویسٹ ہیٹ ریکوری حاصل کی جا سکے، ویسٹ ہیٹ کے استعمال کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ بنایا جا سکے، اور نظام کو ضم کرنے، ڈینٹورسٹ، ڈینٹورلائزیشن اور دیگر نظاموں کے ساتھ مل کر کام کیا جا سکے۔ متعدد آلودگیوں کا مربوط علاج۔

بائیو ماس بوائلرز کے لیے "فضلہ گرمی کی وصولی کے سرپرست" کے طور پر، فضلہ گیس ہیٹ ایکسچینجرز نہ صرف صنعتی مسائل کو حل کرتے ہیں اور بائیو ماس بوائلر فضلہ گیس سے آلودگی کے اخراج کے مسائل کو حل کرتے ہیں، بلکہ اعلی کارکردگی، صفائی اور ذہانت کی طرف بائیو ماس توانائی کی ترقی کو بھی فروغ دیتے ہیں۔ ٹیکنالوجی کی مسلسل جدت اور اطلاق کے منظرناموں کی مسلسل توسیع کے ساتھ، بایوماس بوائلر ایگزاسٹ گیس ہیٹ ایکسچینجر قابل تجدید توانائی کے استعمال اور "دوہری کاربن" کے اہداف کے حصول میں زیادہ اہم کردار ادا کریں گے، جس سے کاروباری اداروں کو توانائی کے تحفظ، ماحولیاتی تحفظ، اخراج میں کمی، اور اقتصادی ترقی کے اعلیٰ معیار کے فوائد{1} میں مربوط ترقی حاصل کرنے میں مدد ملے گی۔ چین کی صاف توانائی کی صنعت۔