Tervezői nehézségek, felelősség vízteres gőzkazánok tervezésekor

A mostani cikksorozatunkkal arra szeretnénk felhívni tervezőmérnökök figyelmét, mennyi kockázattal, felelősséggel jár egy nagyvízteres kazánház megtervezése, és milyen hibák léphetnek fel ha nem eléggé körültekintő a tervezési munka.

A gőzkazánokat egy sor terhelés éri, ami a kazántest többé – kevésbé erős igénybevételéhez vezet. Az elégtelen vízminőség mellett mérvadó két fő tényező:az elrendezés és beállítás hatása, valamint a fogyasztói oldal hatása.
A készülék üzembehelyezése előtt tehát sok múlik a későbbiekben a tervezésen, elhelyezésen és beállításon. A kazán számos terhelésnek van kitéve, melyek meghatározó befolyással bírnak az élettartamra és energiafelhasználási hatékonyságra.

A kárstatisztikák legelső helyén az elégtelen vízminőség következményeként a korrózió, illetve lerakódás képződmények állnak. A „rossz” vízminőség okának gyakran a következő pontokat tartják:

•        A szükséges vízérték elégtelen ellenőrzése, illetve vizsgálata.
•        Hiányos szaktudás.
•        A mérési értékek hiányos elemzése, illetve az előforduló eltérések esetében nincs reagálás.

Ezért ajánlott teljesen automata analizálóberendezések beépítése, melyek mérik és felügyelik a fontosabb vízparamétereket mint: keménység, vezetőképesség, pH-érték, kondenzátum tisztaság. Részletesebb nem írunk erről a problematikáról, mivel az széles körben ismert a szakemberek körében

Ez a probléma gyakori a régi berendezéseknél, melyek gőzfogyasztása a fogyasztók elvesztésével, illetve a rendelkezésre álló hővisszanyerési potenciál utólagos használata során drasztikusan csökkent. Azonban az új készülékekre is vonatkozhat, amennyiben a fogyasztó egyidejűségi faktorát tervezéskor rosszul becsülik meg, vagy túlságosan nagy teljesítménytartalékkal kalkulálnak. A kazánteljesítményhez mért csekélyebb gőzelvétel gyakori égő ki- és bekapcsolást eredményez. Ez hőmérséklet változást okoz, amely különösen gáztüzelésű illetve hosszú előszellőzési idejű kazánoknál extrém értékű lehet. Az égő a tűztérben 1400-1700 °C hőmérsékletet állít elő. A tűztér előszellőztetésének fázisa alatt, mely az égő minden meggyújtásakor előírás,  friss levegőt szív be a készülék. Az alacsony 20-30 °C-os hőmérsékletű levegő, az előzőleg forró fűtőfelületeket lehűti. Újrakapcsoláskor az égő meggyullad, és legtöbbször nagyon gyorsan kapja a jelzést, hogy a legmagasabb terhelési fokozattal üzemeljen. Extrém alacsony terheléses szakaszokban már a felfutás alatt lekapcsolódik, hogy aztán – gyakran röviddel azután – ismét előszellőztessen és újragyújtson.

A felfűtés és átszellőztetés közötti állandó hőmérséklet változás igénybevétel a tűztér és kazánköpeny között tágulást eredményez, ami idővel anyagfáradáshoz vezethet. A növekvő anyagkárosodás mellett van még a gazdaságosságra nézve is negatív hatása ennek az üzemmódnak, mivel minden előszellőztetéskor nem csekély hőveszteséget okoz.

2.2     Túl alacsony nyomáskülönbség az égő be- és kikapcsolása között

A gőzkazánok teljesítményszabályzása, amint ismeretes, a kazánban mért nyomásérték felhasználásával történik. Ha a pillanatnyi nyomás a beállított gőznyomásérték Pégő_be alá esik, az égő gyújtási parancsot kap, míg a Pégő_ki gőznyomásérték túllépése kikapcsolja az égőt.

Egy túl szűkre beállított szabályozási tartomány a P égő_be és a P égő_ki között a következőket eredményezi:

•       Gyakori ki- és bekapcsolás a nyomástúllendülés miatt, és ezáltal a 2.1. pontban megfogalmazott hőmérséklet változás-terhelés és ennek negatív hatásai
•       A teljesítményszabályozás során kényszerűen „szigorú határértékek között” beállított szabályozási paraméterek, hogy a valós érték a szűk szabályozási sávban   maradjon. Az eredmény, az égő állítómechanizmusának erős kopása mellett, a kazán fűtött falazatának idő előtti anyagfáradása (lásd. 2.3 pont)