Gerse Károly

Kazánok

2., javított kiadás


2.3.2. Nagy vízterű kazánokból kialakított melegvíz-, forróvízkazánok

A nagyobb teljesítményű, távfűtésre is alkalmazható nagy vízterű melegvíz-, forróvízkazánok rendszerint gőzkazánok átszerkesztésével, a tápcsonk helyett a visszatérő, gőzcsonk helyett az előremenő vízcsonk megfelelő helyre történő beépítésével alakultak ki. A vízcsöves kazánokkal szemben előnyük a két-, hárompontos szabályozásnál (2.39. ábra, de nyomás helyett az előremenő hőmérséklet a szabályozott jellemző) is egyenletesebb előremenő hőmérséklet, a helyi elgőzölgésre, vízminőségre kevésbé érzékeny kialakítás. Engedélyezési nyomásuk azonos az eredeti, átalakított gőzkazán engedélyezési nyomásával. Emiatt sokan úgy vélik, hogy áttervezésük csupán a csonkok kedvező helyének, méretének megválasztását igényli. Ez a vélekedés a kazánok kialakítására, részelemeire vonatkozóan általában érvényes, de a megbízható működés érdekében a megváltozó munkaközegből adódó, a nagy vízterű vízmelegítő és az elgőzölögtető kazánok belső folyamataiban megfigyelhető különbségeket is figyelembe kell venni.
 
A víz áramlása, hőmérséklet-egyenlőtlenség: A gőzkazánnál a telített folyadék és a forrásban lévő víz között lényeges sűrűségkülönbség alakul ki, amely a kazánon belül intenzív keringést hoz létre, biztosítva ezzel a fűtött felületek megfelelő hűtését, a víztér átkeverését, a tápvízbevezetés hatásától eltekintve közel azonos hőmérséklet kialakulását. Ezzel szemben a vízmelegítő kazánoknál a gyakorlatban alkalmazott előremenő és visszatérő vízhőmérsékletek esetén a sűrűségkülönbség sokkal kisebb, így a kazánon belül csak gyenge cirkuláció alakul ki. Ennek következményeként a fűtött felületeken megindulhat az elgőzölgés, máshol „hideg” holt terek alakulhatnak ki. A megoldást a vízáramlás irányítása vagy a gőzkazánból történő forróvízszolgáltatás jelentheti (2.213. ábra).
 
2.213. ábra. Nagy vízterű kazánból kialakított forróvízkazánok
 
Az áramlás irányának befolyásolását a víz be- és elvezetések megfelelő kialakítása (a merőlegesen végződő csonkok helyett mindkét csonknál az ábra szerinti csőívvel, illetve a cső végződése köré hegesztett lemezdobozzal történő elterelés) segítheti. Ugyanezt a célt szolgálja, ha a víz bevezetésére a kazán alsó részén, elvezetésére a felső részen kerül sor, amint a 2.213. ábrán (b) látható. Nyilvánvaló, hogy utóbbi a kazán hossza mentén végigvezetett, perforált elosztócső alkalmazása esetén egyenletesebb eloszlású áramlást eredményez. Az előbbi „kényszerített” főáramlások mellett a kazánon belüli közeghőmérséklet-különbségek hatására másodlagos áramlások is kialakulnak. Ennek ellenére a kazántestben a hőmérséklet-eloszlás nagyon egyenlőtlen maradhat. Emiatt [2.28]:
  • A lánggal fűtött melegvízkazánoknál a kilépő és belépő közeghőmérséklet különbsége az 50 °C-ot nem haladhatja meg. Nagyobb hőmérséklet-különbség igénye esetén az előbbi érték betartását a kilépő közeg megfelelő arányú külső vagy belső (kazántesten belüli) visszakeringtetésével kell garantálni. Nagy hőmérséklet-különbség esetén ugyanis a kazántestben esetenként veszélyes mértékű hőtágulás- különbségek, ebből adódóan feszültségkülönbségek alakulhatnak ki, ami a berendezés gyors meghibásodására vezethet.
  • A forróvizes kazánoknál a gőzfejlődést megakadályozó túlnyomáshoz tartozó telítési hőmérséklet és az üzemi forróvízhőmérséklet különbsége nem lehet 80 °C-nál nagyobb. Nagyobb hőmérséklet-különbség esetén a lángcsövek, füstcsőkötegek, horgonyok, horgonyrudak körüli, alakváltozást biztosító távolságokat 50%-kal növelni, a tűztérbe vezethető hőáramot (2.11. ábra) 20%-kal csökkenteni kell. A korlátozást az indokolja, hogy a legnagyobb hőterhelésű helyeken a falhőmérséklet – mint a 2.2. táblázatban bemutattuk – elérheti a telítési hőmérsékletet. Így a kevésbé fűtött részekhez viszonyítva igen nagy hőmérséklet-különbségek alakulhatnak ki, amely gátolt alakváltozáshoz, a legjobban igénybe vett részek gyors kifáradásához vezethet.
 
A melegvíz-, forróvízkazánok indításánál is be kell tartani a 2.2.1. fejezetben a nagy vízterű gőzkazánok indítására vonatkozóan ismertetett lassú, várakozások közbeiktatásával végzett felfűtést.
 
Forróvízelvétel gőzkazánból: A gőzkazánok vízteréből történő forróvíz-elvezetésnél (2.213. ábra (b)) a kazántest megfelelő hűtése, közel egyenletes hőmérséklete biztosított, ezzel szemben az előremenő csonkon kilépő közeg nyomása (az áramlási nyomásveszteség és a geodetikus nyomáskülönbség hatására) a kazánnyomás alá csökken, így a kazánnyomáshoz tartozó telítési hőmérsékletű munkaközeg kigőzölgése már a kilépő csonkban megkezdődhet. A megoldást ennek megakadályozására egy közbenső pontról történő közegelvezetés, illetve hidegebb, visszatérő víz bekeverése jelentheti. Az előremenő forróvíz és ezzel a kazán nyomását a teljes rendszer nyomásviszonyai figyelembevételével kell meghatározni. A megoldás előnyös abból a szempontból, hogy a gőzkazánban egyéb gáztalanító hiányában is megtörténik a távhőrendszer munkaközegének gáztalanítása, továbbá a gőzkazán bizonyos mértékig képes a rendszerben jelentkező kisebb térfogatváltozások kiegyenlítésére, ugyanakkor azonban nem tudja teljes mértékben pótolni a tágulási tartályt. Üzemviteli szempontból hátrányos, hogy a dobnyomás bármilyen kis változása a kilépő vízhőmérséklet megváltozását eredményezheti. Nagyobb nyomáscsökkenésnél az is előfordulhat, hogy a korábban csővezetékbe került, nagyobb nyomáson elvezetett forró víz részben kigőzölög. A nyomás állandó értéken tartására a más rendszereknél bevált nyomástartó rendszerek nem alkalmazhatók, hiszen az adott rendszernél a nyomáscsökkenés a hőelvezetés és a hőbevezetés egyensúlyának megbomlását jelenti, amelyet csak a tüzelési teljesítmény növelésével lehet helyreállítani. Ezekre tekintettel a gőzkazánok vízteréből történő forróvízelvezetés gyakorlati alkalmazására csak kivételes esetekben kerül sor.
 
Kazándobban elhelyezett hőcserélő: Nem nagy vízterű kazánból történő hőszolgáltatás, de nagy vízterű kazán alkalmazását igényli, és az előző, közvetlen forróvízelvétel továbbfejlesztésének tekinthető az a megoldás, amikor a vízmelegítő rendszer nagy nyomású kondenzátorként működő hőcserélője a 2.206. ábrán vázolt megoldáshoz hasonlóan a kazán gőzterében kerül elhelyezésre. Ilyen rendszerek alkalmazása ott célszerű, ahol a használati, fűtési hőigény a gőzhő-igényhez viszonyítva kicsi és a külön gőzfűtésű hőcserélők beruházása többe kerülne, mint a kazándobba épített kondenzátorfelület kialakítása.
 
A korrózió és megelőzése: Amennyiben a fűtőfelületek hőmérséklete a füstgáz harmatpontja alatt van, lecsapódással, korrózióval kell számolni. Ennek veszélye különösen nagy a melegvízkazánoknál vagy a kéntartalmú tüzelőanyagot hasznosító forróvízkazánoknál. A korrózió megelőzésére vagy korrózió- (sav-) álló szerkezeti anyagokat kell alkalmazni, vagy a fűtőfelületek hőmérsékletét biztonságosan a harmatpont felett kell tartani. Utóbbi esetben azonban nem lehetséges a füstgázok kellő lehűtése, az elvárt jó hatásfok elérése. Ezért a modern berendezéseknél általában mindkét megoldást alkalmazzák. A kazán nagy részén harmatpont feletti falhőmérsékletet tartanak, míg a harmatpont alatti, a füstgázok kellő lehűtését biztosító kondenzációs fűtőfelületeket (2.214. ábra) korrózióállóra készítik. A fűtőfelületek harmatpont feletti hőmérsékletének betartása érdekében a fűtőrendszer által igényelt előremenő, visszatérő vízhőmérsékletek szabályozását el kell választani a kazán belépő, kilépő hőmérsékletének szabályozásától. Ez egyrészt a kazánból kilépő víz egy részének tápvízbe keverésével (a kellő falhőmérséklet elérésére), másrészt a visszatérő víz előremenő vízbe történő bekeverésével (a külső hőmérséklethez tartozó előremenő vízhőmérséklet beállítására) oldható meg. Miután a hőigény és az előremenő hőmérséklet változik, nem egyszeri beállítás, hanem folyamatos szabályozás szükséges. Az előbbiekből láthatóan is bonyolult, több szabályozási kört, keringtetőszivattyút, szabályozószelepet igénylő megoldás helyett – elsősorban kisebb teljesítményű melegvízkazánoknál – kénmentes tüzelőanyagot, rozsdamentes anyagból készített hőcserélőket alkalmaznak, vagy utóbbi helyett számolnak az alacsony hőmérsékletű korrózió kockázatával.
 
2.214. ábra. Kondenzációs fűtőfelületek
 

Kazánok

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2020

ISBN: 978 963 454 492 0

Háztartásokban, ipari üzemekben, erőművekben széleskörűen alkalmaznak tüzelőanyag elégetésével vagy más módon bevezetett hőmennyiség hőhordozó közeggel történő hasznosítására szolgáló berendezéseket: kazánokat. A könyv ezek tervezésének, üzemeltetésének, vizsgálatának szerteágazó konstrukciós, hőtechnikai, áramlástani, szilárdságtani, vegyészeti és más ismereteit foglalja össze, az egyetemi oktatásban és a gyakorlati életben is hasznosítható módon. Az elméletet élő gyakorlattal ötvözve elsősorban erőműi, ipari, távhőszolgáltató kazánokkal foglalkozik, de a folyamatokra, szerkezeti kialakításra, gyakorlati viselkedésre vonatkozó utalások kisebb berendezéseknél is alkalmazhatók.

Hivatkozás: https://mersz.hu/gerse-kazanok//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave