Gyakori felfűtés, hosszú készenléti állapot: üzemeltetési problémák

A nagyvízteres kazánházak tervezése sok problémával és ennek megfelelően kockázattal jár. A tervezők számára nagyobb körültekintést és felelősségvállalást jelent a vízteres kazánok tervezése. Két részes cikksorozatunkkal a felmerülő veszélyekre szeretnénk felhívni a szakemberek figyelmét.
Az első rész leginkább a tervezési problémákra fókuszált, amelynek folytatását olvashatják cikkünk elején. (Első rész elérhető itt.)

2.3.Túl gyorsra beállított teljesítmény-szabályzó

2.4. Többkazánú rendszerek
Több kazánból álló egység esetében a kezelőszemélyzetnek nagy szerepe van. Le kell állítaniuk egy kazánt, amennyiben a gőzelvétel nem indokolja több kazán üzemeltetését. Amennyiben ez nem történik meg, ennek következményeit az 1. diagram ábrázolja. (két kazános üzem gőzteljesítményének ábrázolása) Az ábra azt mutatja, hogy a teljes időtartamon keresztül a szükséges gőzigényt (kék) egyedül az Egyes kazán (piros, 10 t/h gőzteljesítménnyel) is el tudná látni. A Kettes kazán (zöld) gyakori bekapcsolása, a 2.1. pontban részletezett hőmérséklet-ingadozási igénybevételekkel teljesen felesleges és káros.

Látható továbbá a két kazán egymásra gyakorolt hatása: mialatt az Egyes kazán (piros) csökkenti a teljesítményét, addig a Kettes kazán (zöld) megnöveli a gőztermelést, és fordítva. Tehát a kazánok egymás ellen dolgoznak, és felváltva nyomják le egymást. A fűtőfelületek akadálytalan hőelvezetése már nem garantálható.

3.1.Gyakori felfűtés hideg állapotból
A kazántest számára a legnagyobb mechanikus terhelést a hideg állapotból történő felfűtés okozza. Ennek oka a lángcső és a kazánköpeny  hőmérsékleteinek nagyobb különbsége hidegindítás esetén, normál üzemmódhoz képest. A lángcső és kazánköpeny tágulási különbsége (hosszváltozása) a felfűtési szakaszban nagyobb, ez jelentős többletfeszültséget okoz, melyet a kazántestnek kell leküzdenie. Ez a terhelés még tovább erősödik, ha a felfűtési szakaszban nincs, vagy csak nagyon kevés a gőzbuborék-képződés, ami például elzárt gőzelvételi szerelvények esetében fordulhat elő. A gőzkazánban normál esetben meglévő természetes közegáramlás nem indul el. (5.ábra: A kazán belsejében képződő közegáramlás sematikus ábrázolása.) Ennek következménye a kazánban kialakuló hőmérsékleti rétegződések (alul hideg, felül forró) melyek további hőfeszültségeket eredményeznek. Nagyon gyakori hidegindításnál ezek az extrémen változó terhelések anyagrepedéshez vezethetnek, legrosszabb esetben pedig az egész kazán tönkremehet.

                                          
3.2. Hosszú időtartam készenléti állapotban
A melegen tartó- vagy készenléti állapotban (például több kazánból álló üzemnél, ahol a második kazánra nincs szükség) ennél a kazánnál semmilyen gőzleadás/elvétel nem lehetséges. A vezérlési elv alapján vagy lezárják a gőzelvételi szerelvényeket, vagy a második kazánt a hálózati nyomásnál alacsonyabb nyomáson üzemeltetik. Ennél az üzemeltetési formánál az égő csak alkalmanként kapcsol be, hogy kiegyenlítse a hővezetés és hősugárzás veszteségeit. Amennyiben ez az állapot hosszabb időn belül fennmarad, akkor a kazánban hőmérsékleti rétegek kezdenek kialakulni. Amennyiben az így melegen tartott kazánt újra normál üzemmódba kapcsolják, akkor a magas üzemi nyomás miatt (forró felső rész) azt gondoljuk, hogy a kazán azonnal rendelkezésre fog állni. A kazánvezérlés megfelelő igény mellett az égőt igen rövid idő alatt maximális teljesítményre kapcsolja. A hőmérsékleti rétegződés miatt azonban a 3.1. pont alatt leírtak szerint a kazánban extrém hőfeszültségi terhelések lépnek fel.

3.3. Nyomásingadozás erős elvétel-ingadozások következtében
Erős, gyors terhelésváltozásnál, az ezzel összefüggő erős nyomásingadozásnál a kazánban kedvezőtlen áramlási állapot léphet fel. A fűtőfelületekről történő hőelvezetésért felelős gőzbuborék-termelődés stagnálhat, illetve előfordulhat, hogy sok kis buborék egy nagyot alkot, ami nem tud azonnal leválni a fűtőfelületről, ezzel helyi túlmelegedést okoz. Emiatt az olyan üzemek esetében, ahol a felhasználó extrém módon ingadozó gőzelvételt tud biztosítani, különleges intézkedéseket kell hozni, hogy a kazánban a nyomásingadozást korlátozni lehessen függetlenül a felhasználó oldali igénytől.

Ezt például így érhetjük el:

• Nyomásoldalon a kazán nyomásának magasabbra állításával és a kazán és  felhasználó közé nyomáscsökkentő beépítésével
• gőztározó (gőzpuffer) beépítése a terhelési csúcsok idejére
  
  
  4.Rész: Összefoglalás

• Nagyvízterű kazánüzemek tervezését csak tapasztalt, kiemelt tudású szakcégek végezzék, hiszen sok hibaforrást már ebben a szakaszban kell kiiktatni
• A berendezés megfelelő telepítéséhez hozzáértő tapasztalt szakkivitelezőre van szükség, aki tisztában van a különböző kazánházi összetevők összefüggéseivel
• Az üzemeltetési módnak és a kezelőszemélyzet által végzett kezelési, karbantartási, ellenőrzési munkának nagy jelentősége van, és döntően befolyásolják a nagyvízterű kazánüzem élettartamát és biztonságát.
• Nagyvízterű kazánok tervezése, kivitelezése, üzemeltetése komoly szaktudást, felelősséget jelent és számos veszélyforrást rejt magában.