در مقاله حاضر به پنج راهکار عمده جهت ارتقا راندمان و بهینه سازی سیستم های بخار اشاره می شود.اگرچه سیستم های بخار به طور عمومی دارای راندمان بالا و عملکرد مطمئن هستند، با این وجود بسیاری از کارگران از امکانات این سیستم ارزشمند نهایت استفاده را نمی برند و جا دارد با تفکر و تعمق بیشتر ضمن کاهش مشکلات عمومی، درآمد خالص بیشتری را نیز عاید مجموعه ذیربط نمایند.

1. آماده سازی و فراهم آوری آب
تامین آب تمیز و مناسب اولین نیازمندی جهت هر سیستم بخار است. آب خام شامل انواع ناخالصی ها بوده و هر یک می توانند اثرات منفی مختلفی بر سیستم بخار داشته باشند معروف‌ترین این ناخالصی ها شامل ذرات جامد محلول در آب ، گازها، ذرات معلق و لایه های جرم مانند روی آب هستند.صدمات این ناخالصی ها را می توان به سه بخش دسته بندی نمود:
• مهمترین مشکل ناشی از گازهای محلول بویژه اکسیژن و دی اکسید کربن، خوردگی به شکل اسید کربنیک است. در صورت وجود این دو گاز در سیستم ، میزان خوردگی میزان خوردگی تا 10% نسبت به وضعیت طبیعی بیشتر افزایش می یابد.همچنین هیدروکسید سدیم نیز می تواند موجب ترک و شکست در جدار فلزات گردد.
خوردگی حاصل می تواند در شیر آلات ، لوله ها، اتصالات، تجهیزات و مخازنی نظیر تانک کندانس و دی اریتور ایجاد شده و صدمات و هزینه های گزافی رابه همراه داشته باشد.
• مشکل دیگر ایجاد رسوب است که در صورت عدم کنترل قلیائیت آب تغذیه مشکل ساز خواهد بود. برای مثال لایه ای به ضخامت 1 میلی متر از رسوبات با اخلال در جریان انتقال حرارت ، کاهش راندمان بویلر تا 10% را به دنبال خواهد داشت.
• تجمع کف ضخیم روی سطح آب دیگ می تواند از اثرات DTS بالا در بویلر باشد.این لایه از کف، مابین سطح آب و خروجی بخار قرار می گیرد. نتیجه حاصل ایجاد اخلال در تعیین سطح آب بویلر (در سیستم کنترل سطح) خواهد بود..همچنین نفوذ احتمالی آب و کف به داخل خط بخار موجب کاهش نرخ انتقال حرارت تجهیزات و یا تجمع آب در سیستم می شود.عملیات فراهم آوری مناسب آب ، مشکلات فوق را به مبارزه می طلبد.

از روش های متعارف آماده سازی آب استفاده از سختی گیر به همراه تزریق مواد شیمیایی است . در سال های اخیر استفاده از دستگاه آب شیرین کنR.O (اسمز معکوس) متداول تر شده است.این دستگاه ها آب را از غشاهای نیمه تراوا عبور داده و تقریبا تمام ناخالصی ها و ذرات را متوقف و از سیستم جدا می کنندو در نتیجه می توانند تا میزان تقریبی 99/98% از نمک ها را جدا سازند.

باید توجه داشت یک راه حل مشخص و ویژه آماده سازی آب جهت تمام سیستم های بخار وجود ندارد و در واقع به منظور بررسی دقیق و مهندسی باید این را به متخصصین و مشاوران مربوط به شیمی آب سپرد.

2. کنترل مناسب بویلر

کنترل صحیح و مناسب جز لاینفک بهینه سازی هر سیستم بخار است به طور مثال، وظیفه اولیه سیستم کنترل سطح ، اطمینان از ورود مقدار کافی و مناسب آب به داخل بویلر است. در صورتی که سطح آب خیلی پایین بیاید سطوح حرارتی (کویلهای دیگ) ممکن است بیش حد داغ شده و صدمه ببیند و یا موجب خطرات بزرگی جهت بویلر شوند .افزایش بیش از حد سطح آب نز ممکن است موجب رسوخ آب به سیستم، کاهش کیفیت بخار و اخلال در فرآیند تولید و همچنین خطرات ناشی از ضربات چکش شود.اگرچه این سیستم ساده به نظر می رسد، اما عواقب ناشی از کنترل سطح نادرست ممکن است بسیار پر هزینه باشد.به طور مثال در بسیاری از مواقع دیده می شود آلارم سطح پاین آب به اشتباه عمل کرده و باعث خاموش شدن دیگ وتوقف فرآیند تولید و هزینه های متعاقب می شود.به همین خاطر برخی کارفرمایان جهت رفع مشکل و اطمینین بیشتر، دو یا چند بویلر را به صورت همزمان بهره برداری می کنند. در صورت بهره گیری از سیستم کنترل سطح مطمئن، بسیاری از مشکلات متعاقبا حل خواهد شد.مثال دیگر در این زمینه سیستم بلودان بویلر است. این سیستم به طور متناوب عمل کرده و مقداری از آب دیگ را تخلیه می کند تا مانع از تجمع ناخالصی ها شود.در واقع بلودان به دو نوع زیر تقسیم بندی می شود:

1. از قسمت جانبی بویلر جهت کنترل TDS
2. از زیر بویلر جهت بلودان لجن های زیرین
هر دو نوع بلودان مذکور از زیر بویلر و به کمک نفر بهره بردار انجام می شود. سیستم جایگزین روش سنتی با بهره گیری از روش های اتوماتیک می تواند بسیار پر سود بوده و در کمتر از چند ماه هزینه های اولیه را مستهلک نمایدو کنترل مناسب مشعل و تنظیمات آن نیز از موارد مشابه است.

3. انتقال حرارت
در هر موقعیتی که از بخار به عنوان آبگرم صنعتی ، بهداشتی و یا حرارتی استفاده شود، بهره گیر از انتقال حرارت کارآمد جز کلید های اصلی بهینه سازی است و بنابراین استفاده از مبدلهای حرارتی بهینه می تواند جز اولویت های اول قرار گیرد.
در سیستم های سنتی استفاده از مبدلهای حرارتی پوسته- لوله مرسوم است و امروزه شاید پیشنهاد جایگزینی با مبدل های امروزی تر و با راندمان بالا مخالفت بسیاری از مشاوران و کاربران راایجاد نماید. به عنوان مثال مبدل های حرارتی صفحه ای علاوه بر جایگیری کمتر دارای راندمان تقریبی 6 تا 10 % بیش از انواع پوسته- لوله بوده که در اثر عواملی نظیر کاهش اتلاف حرارت تشعشعی است. همچنین این مبدل ها با سطوح انتقال حرارت بالا و پر راندمان ، گرمایش لحظه ای و سریع آب و یا فرآیند را میسر می سازد و مزایای دیگری نظیر امکان رسوب زدایی و سرویس راحت بدون صدمه به قسمتهای داخلی را نیز به همراه دارند.

4. بازیافت کندانس
بعد از بخار، کندانس ارزشمندترین منبع موجود انرژی جهت هر سیستم بخار است. کندانس به طور متوسط دارای 20% انرژی اولیه بخار بوده و بنابراین بازیافت آن کاهش چشمگیری در مصرف سوخت را به دنبال دارد که خود با روشهای مختلف و یا بهره گیری از پکیجهای مخصوص قابل دستیابی است. در اکثر سیستم های بخار می توان 80-75% از بخار تولیدی را به صورت کندانس به بولر بازگردانده و در نتیجه میلیون ها تومان هزینه را در طول سال صرفه جویی نمود. استفاده از کندانس به عنوان آبگرم ورودی دیگ به معنی نیاز انرژی کمتری جهت تولید بخار است. به صورت تقریبی هر 6 درجه سانتی گراد افزایش دما آب وروردی به دیگ معادل یک درصد کاهش مصرف سوخت بوده و تاثیر متقابل بر قبض گاز (یا سوخت مایع) مربوطه را به همراه دارد. همچنین بازگشت هر مقدار کندانس به دیگ موجب کاهش بلودان بویلر و در نتیجه کاهش مجدد اتلاف انرژی در اثر مصرف سوخت خواهد شد.

از طرف دیگر ، اتلاف کندانس باید با جایگزینی آب تازه جبران شود که علاوه بر هزینه مستقیم تامین آب، هزینه فراهم آوری و مواد شیمیایی را نیز به همراه دارد. در بسیاری از سایتها نیز تخلیه آب به سیستم دفع هرز آب می تواند هزینه بر باشد. به خصوص که این آب داغ بوده و در برخی موارد غیر مجاز و مشکل ساز خواهد بود.
نیمی از انرژی موجود در کندانس برگشتی می تواند به صورت فلاش بخار وارد اتمسفر شده و اتلاف شود. این میزان انتقال فلاش در اثر انتقال کندانس فشار بالای فرآیندی به خطوط اتمسفریک ایجاد می شود.

به منظور رفع این مشکل سیستم هایی ابداع شده اند که به طور مثال می توان مخازن فلاش بخار و بازگشت و استفاده از بخار آزاد موجود در خطوط کندانس را نام برد.
محاسته میزان سرمایه گذاری تجهیزات ، مقدار بهینه سازی و صرفه جویی در هزینه و نیز زمان بازیافت در هر سیستم جداگانه متفاوت بوده و باید توسط متخصصین و نفرات حرفه‌ای برآورد و ارزشیابی شود.این زمان به صورت عمومی در پروژه های مختلف بین 5 ای 24 ماه متغیر می باشد.

5. سرویس و پشتیبانی
جدا از نوع فعالیت و تجارت کاربران بخار، واقعیت این است که در اکثر آنها تخصص کامل در ارتباط با سیستم بخار وجود نداشته و یا به میزان کافی نیست. همچنین گستره وسعی از وظایف، مسئولیت ها و تنوع کاری مهندسین ، بهره برداران و اپراتورهای تاسیساتی مانع از اختصاص زمان کافی جهت مراقبت از سیستم بخار مجموعه مربوطه بوده و بنابراین امروزه نیاز به بهره گیری از پیمانکاران و یا تیم های مشاور وپشتیبان خارجی بیشتر احساس می گردد.
به خاطر داشته باشید بسیاری از روش های بهینه سازی سیستم بخار ممکن است بسیار ساده ، با هزینه پایین و یا حتی بدون هزینه باشد که البته به منظور اخذ مناسب ترین نتیجه باید به درستی تشخیص داده شده وراه حل متناسب و متناظر نیز به کار گرفته شود با توجه به هزینه اولیه نسبتا بالای سیستم بخار ، کسانی منتفع خواهند بود که بتوانند حداکثر استفاده بهینه از این سیستم را داشته باشند.