Gerse Károly

Kazánok

2., javított kiadás

8.1. Üzembe helyezés, indítás, leállítás, terhelésváltoztatás

A formális üzemeltetői tevékenység az üzembe helyezéssel kezdődik, a leendő üzemeltetőnek azonban a konstrukció, az anyagok, a beszállítók kiválasztásában is szerepe lehet. Ajánlott a szállító referenciáinak, minőségbiztosítási rendszerének megismerése, a főbb szerkezeti elemek (például kazándob) vagy nagy vízterű kazánok esetén a kész berendezések gyári átvételén való részvétel. A mai, beszállítókra, alvállalkozókra alapozott gyártási rendszerek esetén, gyakran indokolt lehet a szállító beszállítóinak ellenőrzése is. A berendezések megrendeléséhez, átvételéhez különféle irányelvek (például [8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5]), illetve a hatályos műszaki-biztonsági szabályzat [8.6] nyújthatnak segítséget. A vevő elvárásait, az esetleges későbbi viták megelőzésére, a szállítási szerződésben teljeskörűen indokolt rögzíteni.

Táprendszer, tápszivattyú: A segédrendszerek közül − már a kiválasztás során − a ventilátorok, szivattyúk jellemzőire, szabályozhatóságára, beépítésére kell különösen ügyelni. Elégtelen teljesítményük, rezgéseik, esetleges kopásuk, korróziójuk sok gondot okozhat. A ventilátorokkal szembeni elvárásokat a 6.2. fejezetben ismertettük, így jelen fejezetben csak a tápszivattyúkra térünk ki. A táprendszernek – a kazán gőzfejlesztéssel azonos nagyságú, folyamatos vízutánpótlása mellett – a gőzhőmérsékletek szabályozására szolgáló befecskendezések igényét is ki kell elégíteni (8.1. ábra).

A tápszivattyú nyomómagasságának megállapításánál a gőznyomás és a kazán nyomásvesztesége mellett a 8.1. ábrán vázolt nagy nyomású tápvíz-előmelegítők és a szabályozószelep nyomásveszteségét, valamint a biztonsági szelep működésekor fellépő átmeneti nyomásnövekedést is figyelembe kell venni. A szállítóképességnek a kazán esetleges túlterhelése esetén jelentkező igényeket is ki kell elégíteni. A szabályzatok (például TRD 401 [8]) általában az alábbi elvárásokat1 rögzítik (8.2. ábra). A tápszivattyúnak alkalmasnak kell lenni:

A biztonsági szelep működése esetén kialakuló dobnyomás (kényszerátáramlású kazánoknál kilépő nyomás) ellenében, a kazán névleges teljesítményének megfelelő közegmennyiség szállítására. Az engedélyezési nyomáshoz képesti többletnyomást, a ténylegesen beépített biztonsági szelepre vonatkozó adatok hiányában, 10%-kal kell figyelembe venni. Amennyiben a folyamatos leiszapolás (kényszerátáramlású kazánoknál a cseppleválasztókból történő vízelvezetés) mennyisége az 5%-ot meghaladja, a tápszivattyú szállítóképességét megfelelően növelni kell.
A kényszerátáramlású kazánokat kivéve, a kazán (gyűjtősínes kazántelep esetén a gyűjtősínre kapcsolt kazánok együttes teljesítményének megfelelő) 125%-os teljesítményének megfelelő közegmennyiség engedélyezési nyomás ellenében történő szállítására. Kényszerátáramlású kazánok esetén elégséges az előbbi feltétel kielégítése.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6136/#m713kaz_6136 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6136/#m713kaz_6136)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6136/#m713kaz_6136)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.1. ábra. A tápvízrendszer kapcsolása

Amennyiben a tápszivattyú kiesésekor a kazánba történő hőbevezetés a tüzelés azonnali leállításával nem szüntethető meg (például rostélytüzelésű, fluidtüzelésű kazánoknál), legalább két, független energiaforrásról működtetett tápszivattyút kell alkalmazni. Független energiaforrásként elfogadható két különböző villamos gyűjtősínre kapcsolás (amennyiben valamelyik villamosenergia-ellátása mindig biztosított) vagy a villamos hajtású tápszivattyúk mellett gőzhajtású tápszivattyúk beépítése. Különböző teljesítményű tápszivattyúk esetén az előbbi szállítóképességre vonatkozó követelményeket a legkisebb teljesítményű egységnek is ki kell elégítenie. Blokk-kapcsoláskor, amennyiben a nagyobb teljesítményű tápszivattyú kiesése esetén a tüzelés automatikusan visszaszabályozásra kerül, elégséges a kazán névleges teljesítménye 50%-ának megfelelő, kisebb szállítóképességű tápszivattyú beépítése.

Az előbbieket figyelembe véve, dobos kazánoknál a tápszivattyúnak a névleges teljesítményhez tartozó szállítóképességnél a „tápfej” előtti

[bar] nyomás legyőzéséhez szükséges szállítómagassággal kell rendelkezni. A

nyomás a

(8.1)

képlettel számítható (8.2. ábra, ahol a „kazán” előtt megjelölés a tápszelep nyomásvesztesége nélküli, míg a „tápfej” előtt megjelölés az utóbbi beszámításával meghatározott értéket jelöli). Az előbbi képletben

search	a kazándob engedélyezési (méretezési) nyomása [bar] (amely a várható nyomásingadozásokra tekintettel, a biztonsági szelep megszólalásának megelőzésére, kismértékben nagyobb az üzemi dobnyomásnál),
search	nyomásveszteség a tápvíz-előmelegítőben [bar],
search	nyomásveszteség a nagy nyomású tápvíz-előmelegítőkben, a csővezetékeket, szerelvényeket is beleértve [bar] (csak erőművi kazánoknál),
search	nyomásveszteség a szabályozószelepen [bar].

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6143/#m713kaz_6143 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6143/#m713kaz_6143)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6143/#m713kaz_6143)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.2. ábra. A tápszivattyú „munkapontjai”

Utóbbi nagysága a

(8.2)

összefüggésből adódik, ahol

search	a kazán névleges teljesítményének megfelelő térfogatáram a tápszelepen [m3/h],
search	a szelepek kialakítására jellemző, a szelepnyitás függvényében változó paraméter, számértéke az 1 bar nyomáseséshez tartozó térfogatáram [m3/h]. A szokásos tápszelepek jelleggörbéjére tekintettel, a névleges teljesítményre végzett számításoknál általában a 85% nyitáshoz tartozó értéket veszik figyelembe. A [8.7] irodalom alapján 30%-kal túlméretezett szabályozószelep alkalmazása szokásos. Az ugyanabból a gyártási sorozatból származó szelepek jellemzői is eltérhetnek egymástól, ezért egyenkénti mérési eredmények megadása is elvárható a szállítóktól.
search	a tápszelepen átáramló víz sűrűsége [kg/m3],
search	a víz sűrűsége a search érték meghatározására végzett mérésnél [kg/m3]. A kazántechnikában általában search = 1000 kg/m3 érték vehető figyelembe. A sűrűség helyett gyakran a search értékhez tartozó vonatkoztatási hőmérsékletet adják meg.

Kényszerátáramlású kazánoknál,

meghatározásához a

nyomást a kazán kilépőcsonkjára kell figyelembe venni, és minden sorba kapcsolt fűtőfelület, szerkezeti elem nyomásveszteségét be kell számítani. A fűtőfelületek nyomásveszteségénél az esetleges belső elpiszkolódások hatását is mérlegelni kell.

A tápszivattyúk szívóvezetéke általában a gáztalanítós táptartályhoz csatlakozik, ahonnan telített állapotú folyadékot szállítanak. Ezért a szívócső kialakításánál kellő ráfolyási magasságot kell biztosítani annak érdekében, hogy a tápszivattyú szívócsonkján a túlnyomás, a szívócső és a szivattyú előtti szűrő nyomásveszteségének levonásával − a várható legnagyobb szállításnál is − meghaladja a kavitáció megelőzéséhez szükséges értéket. A kavitáció elkerülésére nagyobb kazánoknál gyakran alkalmaznak előtétszivattyút. Miután nagyon kis szállított mennyiségnél a víz az áramlási veszteségek következtében a tápszivattyúban felmelegedhetne, és ennek következtében helyi elgőzölgés (kavitáció) alakulhatna ki, ami a szivattyú meghibásodását eredményezhetné, mindig indokolt a jelenség elkerüléséhez szükséges minimális vízáramot biztosító, minimálismennyiség-szabályozó szelep (8.1. ábra) beépítése. Ez a szelep a szivattyú védelmére szükséges biztonsági szelep feladatát is betölti. Az áteresztett folyadék a táptartályba folyik vissza. Kisebb kazánoknál általában kétállású (nyitva, zárva) szelepet, nagyobb teljesítmények esetén folyamatos működésű szelepet célszerű alkalmazni. Utóbbi szelep nyitásának állítása a szivattyú által szállított teljes közegmennyiség alapján történik.

A valóságban − mint a 8.1. ábra mutatja − a tápfej (a tápvízáramot szabályozó szelepeket és az eléjük, utánuk beépített elzárószerelvényeket követő, belépő kamra) a nagy nyomású tápvíz-előmelegítők után helyezkedik el. A (8.1) képletnél alkalmazott felírásmódot az teszi célszerűvé, hogy míg a kazánbeli és a nagy nyomású tápvíz-előmelegítők nyomásvesztesége a tömegárammal (kazánteljesítménnyel) négyzetesen változik (8.2. ábra), addig a tápszelep nyomásvesztesége a szelepállástól is függ. A szivattyú jelleggörbéje és a kazán nagy nyomású tápvíz-előmelegítőkével együttes jelleggörbéje közötti, a kazánterhelés függvényében változó nyomáskülönbséget a tápszelep nyomásvesztesége egyenlíti ki. Ez érvényes a fordulatszám-szabályozással ellátott tápszivattyúkra is.

Kazánonként általában két tápszelep alkalmazása célszerű: egy kisebb (30–50%) teljesítményű, úgynevezett töltőszelepé, és egy nagyobb, a kazán névleges teljesítményét meghaladó áteresztőképességű szabályozószelepé. A befecskendezések szabályozószelepeinek kiválasztásánál a várható befecskendezési mennyiséget és a kazán vége felé növekvő nyomáskülönbséget is figyelembe kell venni. A befecskendezendő mennyiség széles tartományban történő változása miatt ez esetben is megfontolandó egy kisebb és egy nagyobb (a kazán esetleges elpiszkolódására, a felületek tervezettnél nagyobb hőfelvételére tekintettel az 5.14. ábrához tartozó összefüggések alapján számított értéket meghaladó) teljesítményű szabályozószelep beépítése. A 8.1. ábrán az újrahevítőhöz is kettős szabályozószelep-elrendezést vázoltunk. Az újrahevített gőz hőmérsékletének szabályozásához szükséges vizet a tápszivattyú megcsapolásával veszik el. A kisebb visszahűtő vízárammennyiségre tekintettel gyakori egy szelep alkalmazása.

Üzemeltetői felügyelet: A szerelés alatt célszerű az állandó üzemeltetői jelenlét. Egyrészt a vevő mérnöke mellett az üzemeltető szakszemélyzete önállóan is figyelemmel kísérheti a berendezés összeállítását (különös tekintettel a leggondosabb gyártás, előkészítés ellenére is mindig megjelenő helyszíni szerelési problémákra), másrészt megismerheti a berendezés később hozzáférhetetlen vagy eltakarásra kerülő szerkezeti elemeinek részleteit is. A későbbi üzemi események kezelésénél ezek az ismeretek különösen hasznosak lehetnek. A szerző tapasztalatai szerint elsősorban a csőívek ovalitásaira, helyszíni hegesztések minőségére kell gondot fordítani.

A leendő üzemeltető érdeke a teljes gyártási dokumentáció (a rajzok, számítások, anyagvizsgálati bizonylatok, esetleges maradék anyagminták, gyártásközi bizonylatok, gyári és helyszíni vizsgálati bizonylatok, tényleges méret-, falvastagság-ellenőrzési dokumentumok stb.) összegyűjtése, rendszerezése, az úgynevezett „dokumentált minőség” [8.3] biztosítása.

A kazán nyomástartó rendszerét az eltakarás előtt házi, majd azt követően hatósági nyomáspróbával (7.2.2.5. fejezet) ellenőrizni kell. Utóbbihoz kapcsolódóan megtörténhet a biztonsági szelepek ellenőrzése, előzetes beállítása is. A nyomáspróbához egyes alátámasztások, függesztések, a csőszakaszok túlterhelésének megelőzésére ideiglenes támasztások, függesztések is megengedhetők, ezeket azonban a vizsgálatot követően el kell távolítani. El kell végezni a füstgáz‑, a levegőoldali tömörségi próbákat is. Ezek sikeressége esetén elvégezhető a kazánfalazás, a külső hőszigetelés, a vegyszeres kazántisztítás (4.6. fejezet) és elhelyezhető a kazán burkolata.

Üzembe helyezés: Az üzembe helyezés folyamata a szállító által készre jelentett részelemek vagy berendezés előzetes műszaki vizsgálatával kezdődik. Ennek során ellenőrzik, hogy a készre jelentett berendezés a terveknek megfelelően készült-e el, rendelkezésre állnak-e a szükséges bizonylatok és a berendezés állapota megfelel-e a szállítási megállapodásban rögzítetteknek, illetve a szokásos elvárásoknak. Az eredményes műszaki vizsgálatot a szerkezeti elemek kézzel, majd ezt követően segédenergiával végzett működtetése (forgatása stb.), az úgynevezett mechanikai próbák követik. Ezek célja annak ellenőrzése, hogy a mozgó, forgó elemek akadálytalanul, zajtalanul mozognak-e, a szerelvények teljes működési tartományukban működőképesek-e. A próbák során megtörténhet az ütközők, reteszelések beállítása is. Az üzemi próbák a mechanikai próbák során megvizsgált készülékek, részrendszerek tartós működésének ellenőrzésére, esetlegesen a szabályozók, védelmek előzetes beállítására szolgálnak. Amennyiben az előző próbák eredményesen lezárultak, sor kerülhet a berendezés első indítására. Ennek célja egyrészt a csak üzem közben elvégezhető beállítások, védelmi ellenőrzések végrehajtása, másrészt a még szükséges kazántisztítások (4.6. fejezet, [8.8]) megkezdése. Az üzemeltetőnek az első indítások során célszerű külön figyelmet fordítani a kazán akadálymentes hőtágulásának megfigyelésére, a mozgó alátámasztások fix ponthoz, illetve a kamrák egymáshoz, kazándobhoz viszonyított elmozdulásának ellenőrzésére. Az üzem közbeni beállítások közül külön is ki kell emelni a biztonsági szelepek beállítását, nyitó-, zárónyomásuk ellenőrzését, amelyre csak a vízoldalról kitisztított kazánoknál kerülhet sor, mivel az esetleges szennyeződések megsértenék a szelepülést, így a szelep tömörtelenné válna. Amennyiben a tisztítások, beállítások, ellenőrzések teljeskörűen megtörténtek, sor kerülhet a kazán és kapcsolódó segédberendezései próbaüzemére. Ennek célja a szállítási feltételeknek megfelelő, folyamatos, zavarmentes üzem ellenőrzése. Időtartamát − általában 30 napban − a szállítási szerződés rögzíti. A próbaüzem alatt elvégezhető a kazán átvételi vizsgálata (1.3. fejezet). A próbaüzemet célszerűen leállítás, belső, külső ellenőrzés követi az esetleges lerakódások, alakváltozások felmérésére. Amennyiben az állapotfelmérés során nem találnak elfogadhatatlan elváltozásokat és a próbaüzem sikeres, sor kerülhet a berendezés üzemi géppé nyilvánítására.

Előkészítés üzembe helyezéshez: Az első indítást, illetve a kazán (víz-, füstgázoldali) belső terének megnyitását követő indításokat megelőzően:

Mindig ellenőrizni kell, hogy a felületek tiszták-e, nem maradt-e vissza idegen anyag. A füstjáratok, a kazándob, illetve nagy vízterű kazánoknál a kazántest csak ezen ellenőrzést követően zárhatók le.
Meg kell győződni a biztonsági rendszerek (különösen a vízállásmutató, a nyomásmérők, a biztonsági szelep, esetleges robbanó ajtók), a szerelvények, szabályozók, ellenőrző műszerek épségéről, működőképességéről.

Az indítás közvetlen előkészítése a gőzkazánoknál mindig az elgőzölögtető rendszer, ennek részeként a kazándob, vízleválasztó edény töltöttségének ellenőrzésével kezdődik. Leürített kazándob esetén a dob légtelenítő vezetékét ki kell nyitni, és a kazándobot a tápvíz-előmelegítő töltővezetékén keresztül lassan fel kell tölteni (célszerűen) a közepes vízszint –50 mm vízállásig. A feltöltést lehetőleg előírt minőségű, gáztalanított tápvízzel, a megengedett hőmérséklethatárok betartásával kell végezni.

A feltöltésre a meleg-, forróvízkazánoknál is különös figyelmet kell fordítani. Gyakori, hogy a feltöltés nem gáztalanított vízzel történik vagy a leürült rendszer újraindításánál levegő keveredik a hűtőközegbe. Forróvízkazánoknál a nyomástartás kiesésekor a hűtőközeg kigőzölöghet. Mindkét jelenség súlyos üzemzavarokat idézhet elő (2.3. fejezet, 8.4. fejezet). Ezek megelőzésére a feltöltést, még üzem közbeni leállások esetén is − levegő bejutása esetén a legfelső kamrákon, a csővezetékek legmagasabb pontjain lévő légtelenítő vezetékek szükség szerinti megnyitásával − inkább lassan kell végezni, és a beépített ellenőrző szerelvények segítségével meg kell győződni a teljes feltöltés sikerességéről.

A begyújtásra a kezelési utasításban előírtaknak megfelelően, a tüzelőanyag-ellátó rendszer előkészítése és a füstjáratok kiszellőztetése után kerülhet sor. A tüzelés beindítását követően ellenőrizni kell a berendezés tömörségét. Esetleges füstgázszivárgás vagy kiporzás esetén a kazánt le kell állítani. A berendezés első indítását általában a szállító vagy alvállalkozója szakszemélyzete végzi. Az üzemeltető − megfelelő hatósági vizsgákkal rendelkező − szakszemélyzete csak a kellő betanulást (erőműves gyakorlatban a helyismereti vizsga letételét) követően veszi át az üzemeltetést. Nagyobb berendezések esetében gyakori a szimulátoron végzett, különleges üzemi eseményekre is kiterjedő képzés. A próbaüzem alatt a szállító képviselője állandóan vagy időszakosan jelen lehet, támogatva, ellenőrizve az üzemeltető szakszemélyzetének tevékenységét.

A túlhevítők védelme: A gőzkazánoknál az elgőzölögtető rendszer felmelegedése alatt, a gőzfejlődés hiányában, az esetleges túlhevítő felületeken nincs gőzáramlás. Hűtés nélkül könnyen bekövetkezhet a felületek túlhevülése. Ennek megelőzésére, a túlhevítők indítás alatti védelmére, kétféle indítási mód terjedt el:

A száraz indításnál a túlhevítők indítás alatti, túlhevülés elleni védelmét a túlhevítők előtti füstgázhőmérséklet (általában kisebb, mint 600 °C [8.9], ennek betartásához a tüzelési teljesítmény) korlátozásával érik el. Alkalmazhatósága függ a kazán kialakításától, a túlhevítők elhelyezésétől, az anyagminőségétől, a tüzelőberendezés szabályozhatóságától.
A nedves indításnál a hideg indítást megelőzően a túlhevítőket feltöltik vízzel, amelyet – a túlhevítő védelme érdekében – az elgőzölögtető rendszer felfűtése alatt a túlhevítő kifúvatásához, megfelelő hűtéséhez szükséges nyomás eléréséig keringtetnek, így a túlhevítő felület tápvíz-előmelegítőként üzemelve elősegíti az elgőzölögtető rendszer felmelegedését.

Modern erőműi, illetve hőhasznosító kazánoknál általában a száraz indítást alkalmazzák, ipari kazánoknál gyakoribb a nedves indítás alkalmazása. Meleg (leállást követően általában 4–12 óra között) vagy forró (leállást követően 4 órán belül) kazán indítására nedves indítás nem alkalmazható. Az indítást a kazán kapcsolása is befolyásolja. A gőz-gyűjtősínre csatlakozó kazánok esetén a felfűtés végállapotának illeszkedni kell a gyűjtősín paramétereihez. Blokk-kapcsolás esetén a gőzturbina vagy más felhasználó berendezés felmelegítése a kazán indításával összehangoltan végezhető. A kazánszállítók – gyakorlati tapasztalataik, szimulációs vizsgálataik alapján – mindig javaslatot tesznek az optimális (és biztonságos) indítási folyamatra. Közelítő számítások az egyes paraméterek hatásának ellenőrzésére hagyományos módszerekkel is végezhetők (például [8.9, 8.15]).

Száraz indítás: Az indítást megelőzően ki kell nyitni a túlhevítő kilépőkamrán lévő légtelenítő vezetéket és a túlhevítő kamrákon lévő víztelenítő vezetékeket is. Be kell gyújtani a tüzelőberendezést, amelynek teljesítményét csak olyan mértékben szabad növelni, hogy egyrészt a túlhevítők előtti füstgázhőmérséklet ne haladja meg a gyártó által meghatározott, csőanyagtól függő, 400–600 °C közötti értéket, másrészt a dob hőmérséklet-változási sebessége a megengedett határon belül maradjon. Miután a hőmérséklet növekedésével az elgőzölögtető rendszerben lévő víz kitágul, a vízállás emelkedésének megelőzésére a többletet a dob ürítővezetékén le kell ereszteni.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6166/#m713kaz_6166 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6166/#m713kaz_6166)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6166/#m713kaz_6166)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.3. ábra. Szabályozószelepek (a szelepek elé/után beépített elzárószelepek elhagyásával)

A kazándobos, kényszerátáramlású kazánoknál az indítóedény (8.3. ábra) vízszintjének szabályozása az ürítő, recirkulációs vezetékekbe beépített szabályozószelepekkel lehetséges. Az indítás időszakában a tápszivattyú minimális teljesítménnyel (fordulatszám-szabályozás esetén általában a legkisebb fordulatszámmal) üzemel. Dobos kazánok esetén a minimális vízáramot a tápvíz-előmelegítő felületek hőfelvétele határozza meg: ezeken a felfűtés előrehaladásával növekvő, a forrás megelőzéséhez szükséges mennyiségű tápvizet kell átvezetni. Gőzfejlődés hiányában a kazándobból a víz, a dob ürítő vezetékén keresztül, a táptartályba is visszavezethető. Ekkor a dob vízszintjének szabályozása a visszaáramlás-, egyébként a leeresztésszabályozó szeleppel történik. Kényszerátáramlású kazánoknál az indítóedény vízállásának szabályozása a keringtetőszivattyú után beépített keringésszabályozó szeleppel, illetve a többlet elvezetése, az ürítő vezetéken keresztül, a leeresztésszabályozó szeleppel, a kigőzölögtető edénybe lehetséges. Újabb kazánoknál a keringtetőszivattyú után beépített keringésszabályozó szelepet elhagyják, a keringtetőszivattyú maximális teljesítménnyel üzemel, a vízállást a leeresztésszabályozó szeleppel szabályozzák.

A gőzfejlődés megindulásakor a dob légtelenítését azonnal zárni kell. A forrás megindulását követően a gőzbuborékok egyre több folyadékot szorítanak ki, ezért gyors vízszintemelkedésre lehet számítani, a magas vízállást a kigőzölögtető edénybe történő leeresztés növelésével kell megelőzni. 1–3 bar túlnyomás elérésekor a túlhevítő légtelenítő vezetékét zárni, kifúvató vezetékét nyitni kell. A túlhevítőkön átáramló gőzmennyiségnek − lehetőség szerint − meg kell haladni a névleges gőzáram 10%-át [2]. Erőművi kazánoknál a kifúvató vezetéket a frissgőz-, illetve az újrahevítettgőz-vezetékekhez csatlakozó nagy, illetve kis nyomású redukálók helyettesítik. Az újrahevítéses kazánoknál a nagy nyomású redukálón átáramló gőz az újrahevítő hideg ági vezetékébe, onnan az újrahevítőbe kerül, biztosítva annak megfelelő hűtését. A túlhevítőkön (és újrahevítőkön) keresztül történő gőzáramlás megindulását követően a tüzelési teljesítmény, ezzel a gőz nyomása és hőmérséklete növelhető. A tüzelési teljesítmény növelésénél mindig figyelemmel kell lenni a kazándobra, túlhevítő-kamrákra megengedett hőmérséklet-változtatási sebességekre. Gyűjtősínre kapcsolt kazánoknál a gyűjtősínhez csatlakozó gőzvezeték víztelenítő és kifúvató vezetékének nyitásával megkezdhető a gőzvezetékek előmelegítése is.

A befüggesztett túlhevítőknél (2.131. ábra (a, b), 2.133. ábra (a, c)), száraz indítás esetén, a kazán víznyomáspróbáját, nedves konzerválását vagy a gőz kondenzálódását követően visszamaradt víznek a gőzáramlás megindulása előtt el kell gőzölögni. Ezért a tüzelési teljesítményt e gőzfejlődést is figyelembe véve kell szabályozni. A folyamat ellenőrzésére az oldalfal közelében lévő (legkevésbé fűtött) csősorok csöveibe, a határolófalon való átlépés közelébe hőmérőket kell beépíteni [2]. A hőmérők az elgőzölgés alatt a nyomásnak megfelelő, telítésihőmérséklet-értéket mutatják, majd az elgőzölgés befejeződését követően a hőmérséklet gyors növekedése lesz megfigyelhető. Ez alapján megállapítható, hogy a fűtőfelület kiszáradása megtörtént. A keletkezett gőz egy része a kazándob gőzterébe áramlik vissza, elősegítve a gőztér gyorsabb felmelegedését.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6171/#m713kaz_6171 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6171/#m713kaz_6171)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6171/#m713kaz_6171)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.4. ábra. Túlhevítők elvizesedése

Dobos kazánoknál, a száraz indításra tervezett (vízszintes elrendezésű) túlhevítőknél is számítani lehet a túlhevítők részleges elvizesedésére. Ennek oka, hogy a füstgázjáratokban elhelyezkedő túlhevítő felületek a kazán leállítását követően − még a füstgázjáratok lezárása esetén is − gyorsan a dobnyomáshoz tartozó telítési hőmérséklet alá hűlnek, és kondenzátorként viselkedve a dob vízterében lévő kazánvízből a folyamatosan csökkenő nyomás miatt kigőzölgő közeget ismét lekondenzáltatják. A folyamatot a kazán füstgázjáratainak begyújtás előtti, kötelező előszellőztetése is elősegíti, így kedvezőtlen esetben még rövid leállások esetén is bekövetkezhet kondenzáció. A kondenzátum a csőkígyók mélyebben fekvő részein gyűlik össze. Ez vízszintes elrendezésű túlhevítő felületeknél is előfordulhat, miután hosszabb üzemidő után bekövetkezhet a csövek hullámosodása (8.4. ábra) [8.10]. Emiatt az indításnál a túlhevítők víztelenítőit minden esetben ki kell nyitni. A csövekből − a gőzáramlás megindulásakor a kilépőkamrákba − kilövellő víz ugrásszerű hőmérséklet-csökkenést eredményez a csőcsonkokkal szemközti kamrafalon. Az ebből adódó hőfeszültségeket a kezelőszemélyzet nem tudja befolyásolni. Részleges megoldást a lassú felfűtéssel végzett, előbbiekben említett, kíméletes indítás jelenthet, amikor lehetőség van a lekondenzálódott vagy visszamaradt folyadék túlhevítő csövekben történő elgőzölgésére. Teljesen elzárt csövek esetén azonban a megelőző szakaszokon fejlődött gőz a mögötte elhelyezkedő vízdugókat – a szükséges túlnyomás elérését követően – lökésszerűen kiszorítja. Ezek kamrafalnak ütközve több, egymást követő hőlökést is okozhatnak.

Nedves indítás: Az indítást megelőzően ki kell alakítani a túlhevítő felületek és a tápvíz-előmelegítő hűtéséhez szükséges cirkulációs útvonalakat. A hűtővíz a tápvíz-előmelegítőn a normál áramlási irányban, a túlhevítőkön az utolsó fokozat kilépőkamrájától a normál iránnyal ellentétesen a kazándob felé áramlik (2.23. ábra, illetve 8.5. ábra).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6175/#m713kaz_6175 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6175/#m713kaz_6175)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6175/#m713kaz_6175)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.5. ábra. Csőkapcsolás a nedves indításhoz

A kapcsolásnak lehetővé kell tenni, hogy az áramlás a túlhevítőn és a tápvíz-előmelegítőn egymástól függetlenül szabályozható legyen. A keringtetés történhet a tápszivattyúval vagy külön keringtetőszivattyúval. Utóbbi általában a kazándob ürítőcsonkjára, kellő ráfolyási magasságot biztosítva csatlakozik. A keringtetéshez szükséges vízelvételnek az elgőzölögtető rendszer cirkulációját nem szabad megzavarni. Feltöltés előtt a kazándob légtelenítő vezetékét ki kell nyitni. A tápvíz-előmelegítő, elgőzölögtető rendszer feltöltését a száraz indításhoz hasonlóan kell elvégezni. A túlhevítők töltését lehetőleg kisebb áramlási sebességgel kell elvégezni, hogy a függőleges csőkígyók felső íveiből a levegő a lehető legnagyobb mértékben eltávozhasson és a kazándob légtelenítésén keresztül a szabadba távozzon. A begyújtást követően a tüzelés nagyobb teljesítménnyel történhet, mint száraz indításkor, csak a megengedhető hőmérséklet-különbségek, hőmérséklet-változtatási sebességek betartására kell gondosan ügyelni. Az elgőzölgés gyorsabb megindulását az is elősegíti, hogy a túlhevítő felület is részt vesz az elgőzölögtető rendszer felmelegítésében. A vízállás emelkedésnél a száraz indításhoz hasonlóan kell eljárni.

A gőzfejlődés megindulásakor a dob légtelenítését ez esetben is zárni, kifúvató vezetékét nyitni kell. A túlhevítőn a keringtetést addig kell fenntartani, amíg a dob nyomása és a keletkező gőzmennyiség el nem éri a túlhevítő csőkígyókban lévő víz kifúvatásához és a túlhevítő megfelelő hűtéséhez szükséges értéket. A túlhevítőkön átáramló közeg tömegáramának beállításánál − miután a normál áramlási iránnyal ellentétesen átáramlott függőleges szakaszok is előfordulnak − figyelmet kell fordítani az áramlás stabilitására, hogy ne alakuljanak ki pangó vagy megforduló szakaszok (2.107. ábra), mert ezekben bekövetkezhet helyi elgőzölgés, ebből adódóan a csőfal helyi túlhevülése. A túlhevítő kifúvatása előtt le kell állítani a vízáramlást, ki kell nyitni a kilépőkamrákon lévő víztelenítő vezetékeket, és az utolsó fokozat kilépőkamráján vagy a külön kialakított indítókamrán (8.5. ábra) lévő kifúvató vezetéket. Az indítókamrán a keringtetés szabályozására, a túlhevítő légtelenítésére, víztelenítésére szolgáló szerelvények is áttekinthetően elrendezhetők. A kifúvatás a vízveszteség megelőzésére, a zajterhelés csökkentésére rendszerint kigőzölögtető edénybe történik. A gőzvezeték előmelegítése, egyéb további lépések a száraz indításhoz hasonlóan végezhetők.

Az elgőzölgés megindulása, nyomásnövekedés: A száraz, nedves indítás ismertetésénél már utaltunk a gőzfejlődés megindulására. Részletesebben is indokolt annak bemutatása, hogy milyen folyamatok határozzák meg a gőzfejlődést, a nyomásnövekedést, milyen tüzelési teljesítménnyel célszerű a felfűtés. Mint ismert, az indítások során bevezetett hőmennyiség részben a kazánszerkezet, részben a munkaközeg felmelegítésére fordítódik. A folyamatot − az esetleges leeresztés hatását elhanyagolva − a tápvíz-előmelegítő és az elgőzölögtető rendszer hőfelvétele határozza meg [8.9]:

(8.3)

A képletben

search	az elgőzölögtető rendszer és a tápvíz-előmelegítő hőfelvétele [kW],
search	gőzfejlődés [kg/s],
search	tápvízáram [kg/s],
search	párolgáshő [kJ/kg],
search	a telített folyadék entalpiája [kJ/kg],
search	a tápvíz entalpiája [kJ/kg],
search	tárolási állandó [kg/bar],
search	nyomásváltozási sebesség [bar/s].

tárolási állandó az elgőzölögtető rendszer és a benne lévő munkaközeg egységnyi nyomásnövekedéshez tartozó − gőzmennyiségben kifejezett (az adott nyomáson lévő párolgáshőjével egyenértékű) − hőfelvételét jellemzi:

(8.4)

ahol

search	az elgőzölögtető rendszerben lévő víz tömege [kg],
search	az elgőzölögtető rendszer tömege [kg],
search	a telített folyadékentalpia telítési nyomás szerinti deriváltja [kJ/kgbar],
search	az elgőzölögtető rendszer szerkezeti anyagának fajhője [kJ/kgK],
search	a telítési hőmérséklet telítési nyomás szerinti deriváltja [K/bar].

A (8.3) képletet átrendezve kifejezhető a nyomásnövekedés sebessége:

(8.5)

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6189/#m713kaz_6189 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6189/#m713kaz_6189)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6189/#m713kaz_6189)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.6. ábra. A

és

deriváltak változása a nyomás függvényében

Miután a folyadékentalpia és a telítési hőmérséklet telítési nyomás szerinti deriváltja kis telítési nyomásoknál lényegesen nagyobb, mint nagyobb nyomásoknál (8.6. ábra), ezért az indítás kezdetén a hőmennyiség nagyobb része fordítódik a rendszer felmelegítésére és kisebb a gőz fejlesztésére, így a nyomás növekedése lassan indul meg. A lassabb gőznyomás-növekedés ugyanakkor előnyös az indítás kezdetén gyenge cirkuláció szempontjából, mivel a kisebb nyomásokhoz tartozó nagyobb fajlagos gőztérfogat – ugyanolyan fűtés mellett is – nagyobb cirkulációt eredményez. A deriváltak változásából az is következik, hogy a felfűtés során a

tárolási időállandó csökken, így a nyomásnövekedés sebessége még azonos tüzelési teljesítménynél is növekedhet. Az előbbi összefüggések alkalmazását nehezíti az elgőzölögtető (+ tápvíz-előmelegítő) rendszer, illetve az elgőzölögtető rendszerben lévő közeg tömegének becslése, tekintettel arra is, hogy az utóbbi a felfűtés során változik. Erre megoldást néhány indítás adatainak rögzítése, utólagos kiértékelése jelenthet, amelyek alapján a gyakorlati alkalmazáshoz (a folyamatok optimalizálásához) már elfogadható pontosságú alapadatok állhatnak rendelkezésre.

A (8.5) képlet alapján a gőzfejlesztés növelésében segíthetne a tápvíz-betáplálás leállítása (

= 0), de ebben az esetben a tápvíz-előmelegítő hűtés nélkül maradna. A (8.5) képletből arra is következtetni lehet, hogy a gőzfejlődés megindulása után a tápvízáram ugrásszerű növelését kerülni kell, mert ez a gőzfejlődés csökkenéséhez, kedvezőtlen esetben leállásához is vezethet. Hideg indításnál a gőzfejlődés megindulását követően kialakuló kis gőzáram a túlhevítőt csak gyengén tudja hűteni, így a túlhevítő hőmérsékletének korlátozására a hőbevezetést az indítás kezdetén korlátozni kell. A nyomás növekedésével a gőzfejlődés is növekszik, javul a túlhevítők hűtése, így a tüzelési teljesítmény is növelhető. Az elgőzölögtető rendszer szempontjából a „csúszó nyomással” (növekvő gőznyomással és növekvő gőzelvezetéssel) történő indítás kedvezőbb, mint a nyomásnövelés a gőzelvezetés minimalizálása mellett, mivel a nagyobb gőzfejlődés mellett a forrcsövekben intenzívebb az áramlás, és ebből adódóan jobb a csövek hűtése is. A felfűtés kezdete az elgőzölögtető rendszerbe (működő berendezésből) történő „idegen” gőz bevezetéssel gyorsítható, amely elősegíti a kazánszerkezet és a tárolt közegmennyiség felmelegedését, így a tüzeléssel bevezetett hő nagyobb része fordítódhat a gőzfejlesztésre. A tüzelési teljesítmény növelése nemcsak lehetséges, hanem szükséges is, mivel a növekvő gőznyomással egyre nagyobb lesz a lefúvatott gőzmennyiség, és változatlan tüzelési teljesítménynél előadódhatna, hogy a fejlesztett és a túlhevítők hűtésére elvezetett (kifúvott) gőzmennyiség egyensúlyba kerülne, megállna a gőznyomás növekedése. Egy adott vonatkoztatási helyre (például a túlhevítő belépő keresztmetszetére) számítva a tömegáram-sűrűség nem haladhatná meg a

(8.6)

értéket, feltételezve, hogy egyetlen keresztmetszetben sem alakul ki kritikus áramlási sebesség. Kritikus áramlási sebesség kialakulása esetén a kifúvatható gőzmennyiséget a kritikus sebességgel kell meghatározni. Erre tekintettel mindig célszerű ellenőrizni, hogy az áramlási útvonal legszűkebb keresztmetszetében a gőzsebesség nem éri-e el a kritikus értéket. Az előbbi képletben

search	dobnyomás [N/m2],
search	ellennyomás [N/m2],
search	vonatkoztatási keresztmetszetre számított eredő áramlási veszteségtényező,
search	fajtérfogat a vonatkoztatási keresztmetszetben [kg/m3].

Az előbbi megfontolásokból az is megállapítható, hogy az indítás időtartama szempontjából lényegesen kedvezőbb a meleg indítás, mert elmarad a kezdeti, kis tüzelési teljesítménnyel végezhető, lassú felfűtési szakasz. Ugyanakkor ennél mindig tekintettel kell lenni a veszélyes hőfeszültségek kialakulásának elkerülésére (lásd később a befojtás ismertetését).

Kifúvatás: A nedves indításnál végzendő kifúvatáshoz szükséges minimális túlnyomás a túlhevítők és más − a kazándob és a kifúvató vezeték végpontja közötti − sorba kapcsolt elemek nyomásvesztesége alapján számítható. Amennyiben a kifúvatás nem a szabadba történik, az ellennyomást is figyelembe kell venni. A kifúvatás kezdetén a nyomásveszteségen belül a legnagyobb részt a vízzel feltöltött csövek geodetikus nyomáskülönbsége jelenti. Emellett a csöveket kitöltő közeget gyorsítani is kell, sebességét álló helyzetből a kifúvatáshoz szükséges sebességre kell növelni. A folyamat kedvező abból a szempontból, hogy a víz egy részének kiszorítását követően lecsökken a legyőzendő geodetikus nyomáskülönbség, és egyre nagyobb nyomás marad a csősúrlódási veszteség legyőzésére és a közeg gyorsítására. Miután az egyes csövek eltérő hosszúságúak lehetnek, a

geodetikus nyomáskülönbség számítása a

(8.7)

összefüggéssel történhet, ahol

search	a csőkígyókat kitöltő víz sűrűsége [kg/m3],
search	az egyes, sorba kapcsolt csőszakaszok magasságkülönbsége [m] (8.7. ábra).

Csőkígyók esetén, az U csőhöz hasonló elrendezés miatt, mindig csak az egyik szárat kell figyelembe venni. A 2.131. ábrán (c, d, e, f, g) vázolt fűtőfelületeknél, vízszintes csőkígyóknál (2.136. ábra, 2.137. ábra) vagy a faltúlhevítőknél a belépő- és kilépőkamra közötti legnagyobb magasságkülönbség lesz mérvadó.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6202/#m713kaz_6202 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6202/#m713kaz_6202)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6202/#m713kaz_6202)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.7. ábra. A túlhevítő geodetikus nyomáskülönbsége

Amennyiben a kazán teljesítménye a kifúvatást megelőzően nem elegendően nagy, a kifúvatás nem megfelelő sebességgel történik, a csőkígyók egy részében víz maradhat vissza. A gőz a már teljesen víztelenített csöveken áramlik át, a nyomáskülönbség azonban esetleg nem lesz elegendően nagy, hogy a pangó csövekben visszamaradt folyadékot kinyomja. Így ezek a csövek, a visszamaradt vízzel nedvesített, elgőzölögtetőként működő felületrészeket kivéve, hűtés nélkül maradhatnak, és kedvezőtlen esetben túlhevülhetnek. A jelenséggel akkor nem kell számolni, ha a felület be- és kilépőkamrája közötti nyomásveszteség nagyobb, mint a csövekben visszamaradt víz kiszorításához szükséges

geodetikus nyomás. Csak a gőzáramlásból adódó súrlódási veszteséget figyelembe véve és egy csőkígyó víztelenedésének elmaradását feltételezve (több cső pangása esetén az átáramlott csövekben nagyobb az áramlási sebesség, így a be- és kilépőkamrák közötti nyomásveszteség, ezért az a legkedvezőtlenebb állapot, amikor már csak egy csőben marad vissza víz):

(8.8)

ahol

search	csősúrlódási tényező,
search	a fűtőfelület be- és kilépőkamrája közötti átlagos csőhossz [m],
search	a helyi ellenállások veszteségtényezője,
search	gőzáram [kg/s],
search	az átlagos gőznyomáshoz, hőmérséklethez tartozó fajtérfogat [m3/kg],
search	a párhuzamosan kapcsolt csövek száma,
search	a csövek belső átmérője [m].

A különböző belső átmérőjű csőszakaszokból összeállított felületek esetén az eredő nyomáskülönbséget az egyes szakaszok nyomásveszteségének összegzésével kell megállapítani. Belátható, hogy a nyomásveszteség elsősorban a gőz tömegáramával befolyásolható, ezért a kifúvatást csak kellően nagy gőztermelésnél szabad megkezdeni. Előnyös a nagy fajtérfogat is, ami a minél kisebb, de a nyomáskülönbségek, veszteségek legyőzéséhez kellően nagy dobnyomás melletti kifúvatás megkezdésre ösztönöz.

Leiszapolás, a kondicionálás stabilizálása: Az elgőzölögtető rendszerben a leállásnál levált oxidok, a javítás során bekerült szennyeződések a kazánok indítása során általában az alsó kamrákban, nagy vízterű kazánoknál a dob fenekén rakódnak le, ezért a felfűtés alatt a leiszapoló szelepeket (egyenként) meg kell nyitni, és az esetlegesen összegyűlt kiválásokat el kell távolítani. A leiszapolásokat követően a vízüzemet (a kazánvíz vezetőképessége, pH-értéke, a kondicionálószerek adagolása, folyamatos lelúgozás stb.) be kell állítani az előírt normál értékekre (4.3. fejezet, illetve [8.16]). A leállás, indítás magnetitrétegre gyakorolt hatása az indítás alatti hidrogénképződés mérésével ellenőrizhető [8.11]. Ausztenites anyagból készült túlhevítő felületeknél az üzemzavar miatti gyors leállásokat, nyomáspróbákat követő újraindításoknál előfordulhat a mélyponton lévő csőszakaszok dugulása, majd a csőkígyók túlhevülés miatti gyors meghibásodása is [8.12], [8.13]. Ennek megelőzésére, gyanú esetén, az ismételt üzembehelyezést megelőzően mindig indokolt az esetleges leválások endoszkópos ellenőrzése, esetleg anyagminták kivágása is.

Normál üzem: Az üzemeltető személyzet feladata a kazánszállító által megadott és az üzemi tapasztalatok, ellenőrző vizsgálatok, szimulációk [8.14] alapján folyamatosan javított kezelési utasítások betartása. Különös gondot kell fordítani az üzemi adatok folyamatos gyűjtésére, az üzemi események naplózására, az előfordult különleges események, meghibásodások körülményeinek, kezelési módjának gépkönyvekben történő rögzítésére. A feljegyzések sok segítséget jelenthetnek a hatósági ellenőrzéseknél, a berendezések állapotának általános megítélésénél, a „dokumentált minőség” fenntartásánál. A berendezéseket a szállító által javasolt, illetve az üzemi tapasztalatok alapján módosított időpontokban, a hatósági előírásokat (például [8.6]) is figyelembe véve, le kell állítani felülvizsgálatra, karbantartásra. Az üzemeltető tevékenységét megkönnyíthetik a gyakorlati tapasztalatok alapján összeállított irányelvek ([8.3], [8.17, 8.18, 8.19]), illetve a szállítók által telepített informatikai rendszerek.

A kazánüzemet a biztonságot, hatékonyságot és a kazán üzemképes állapotának megőrzését szem előtt tartva kell folytatni:

A biztonság megőrzése azt jelenti, hogy a berendezést csak a hatósági (1.2. fejezet), munkavédelmi előírásokat betartva, a hatóság által kiadott használatbavételi engedéllyel, vizsgázott, kellő gyakorlattal rendelkező személyzettel, az előírt biztonsági eszközökkel, rendszeresen ellenőrzött védelmekkel, az üzemi hibákat azonnal jelezve szabad üzemben tartani. Az ismételt előfordulás megelőzése érdekében a személyzetet bármilyen különleges eseményről, annak megelőzhetőségéről, kezeléséről tájékoztatni kell.
A hatékonyság a kazán paramétereinek betartását és a minél jobb hatásfokkal (legkisebb fajlagos költséggel) történő üzemeltetést jelenti. Miután a veszteségek közül a füstgázveszteség a legnagyobb számértékű, a légfelesleg-tényező és a távozó füstgázhőmérséklet minimalizálására kell törekedni. A légfelesleg-tényező a tüzelés minőségét (salak-, pernyeéghető, elégetlen gázok okozta veszteség), illetve az NOx-képződés nagyságát is befolyásolja, így értékét az ezekre gyakorolt hatást is figyelembe véve kell beállítani. A füstgázhőmérséklet elsősorban a felületek tisztaságától függ, amely az egyes fűtőfelületek hőfelvételét, a névleges paraméterek elérhetőségét is befolyásolja. A tűztér salakosodása esetén a befecskendezések növekedése ellenére nehezen lesz tartható a gőzhőmérséklet, lecsökkenhet a gőzteljesítmény. Az utófűtő felületek elszennyeződése nagyobb kilépő füstgázhőmérsékletben jelentkezhet. Az elszennyeződés hatását elfedheti a léghevítő tömörtelensége miatti nagy levegőbeszökés. A csökkenő tűztéri hőfelvétel megállítására, a tervszerű állapot fenntartására a vízlándzsákat, a fűtőfelületek lerakódásának csökkentésére a koromfúvókat kell rendszeresen működtetni. A hígulás vizsgálatával rendszeresen ellenőrizni kell a léghevítők tömörségét is.
Az üzemképes állapot megőrzése a névleges nyomások, hőmérsékletek betartását (a túllépések megelőzését), a változó feszültségek megengedett tartományokon belül tartását, a felülvizsgálatok kellő időben történő elvégzését, az üzemi hibák okainak feltárását, a jövőbeli előfordulásuk megelőzésére szükséges intézkedések kidolgozását, alkalmazását, a szükséges javítások kellő időben történő elvégzését jelenti. Utóbbiakkal összefüggésben azonban figyelembe kell venni a 7.4. fejezetben – a berendezések elhasználódásával összefüggésben – ismertetett megfontolásokat.

A gőzelvétel-változás hatása: Az ipari kazánoknál, gyűjtősínre kapcsolt erőműi kazánoknál a gőzelvétel nagyobb mértékű változása gyors nyomásváltozást idézhet elő; kis tárolóképesség és a tüzelés nagy holtideje esetén ((2.20) képlet) a nyomásingadozás túllépheti a megengedett értéket. Gőzelvétel-csökkenés esetén, kedvezőtlen esetben, a biztonsági szelepek nyitását is előidézheti. Emellett az elgőzölögtető rendszerben lévő gőzbuborékok méretének (nyomásnövekedésből adódó) és számának (a tüzelésszabályozás hatására bekövetkező) csökkenése miatt a vízállás átmeneti leesése is bekövetkezhet. Az elvétel növelése nyomáscsökkenésre, vízállás-növekedésre vezethet. A hatások a kazánok dinamikus tulajdonságait is figyelembe vevő táp- és tüzelésszabályozással mérsékelhetők.

A megengedhető nyomáscsökkentési sebesség: Amennyiben a nyomáscsökkenés gyorsan következik be, további kedvezőtlen hatásokra is számítani lehet. A lehetséges következményeket a 8.8. ábra, 8.9. ábra, 8.10. ábra segítségével vizsgáljuk. Állandósult állapotban, a telítésinél hidegebb tápvíz keveredése következtében, az ejtőcsövet a

dobnyomáshoz tartozó

telítési hőmérsékletnél hidegebb

hőmérsékletű víz tölti ki. Az ejtőcsőben lefelé haladva a

nyomás és a hozzá tartozó

telítési hőmérséklet is nő, így a közeg fűtetlen ejtőcső esetén egyre inkább aláhűtötté válik (8.8. ábra (a)).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6215/#m713kaz_6215 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6215/#m713kaz_6215)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6215/#m713kaz_6215)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.8. ábra. A megengedhető nyomáscsökkentési sebesség fűtetlen ejtőcső estén

Amennyiben a dobban végtelen sebességgel bekövetkezne egy

nagyságú nyomásesés (8.8. ábra (b)), az ejtőcsövet kitöltő közeg lecsökkenő nyomáshoz tartozó

telítési hőmérséklete a közeg tényleges

hőmérséklete alá csökkenhetne, és megindulhatna a gőzfejlődés. Hasonló, de csak az ejtőcső kisebb részét érintő gőzfejlődésre vezethetne a gyors nyomáscsökkenés is (8.8. ábra (c)). A következmény a természetes keringés felborulása, a forrcsövek hűtésének leromlása, az elgőzölögtető csövek helyi túlhevülése lehetne.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6218/#m713kaz_6218 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6218/#m713kaz_6218)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6218/#m713kaz_6218)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.9. ábra. A megengedett nyomáscsökkentési sebesség fűtött ejtőcső esetén

A jelenség csak a nyomáscsökkenés sebességének korlátozásával előzhető meg. A korlátozás azon alapul, hogy az ejtőcsőben akkor nem következik be elgőzölgés, ha a helyi

nyomáshoz tartozó

telítési hőmérséklet sehol sem lesz alacsonyabb a közeg tényleges hőmérsékleténél. Ez oly módon érhető el, ha az ejtőcső geodetikus magasságának megfelelő,

(8.9)

nagyságú,

átlagos közegsűrűséggel számított nyomáscsökkenés akkor ér az ejtőcső fenekére, amikor a nyomáscsökkenést megelőző állapotú,

hőmérsékletű kazánvíz (8.8. ábra (d)). Miután az

hosszúságú ejtőcsövön

[m/s] átlagos közegsebességgel való végighaladáshoz

(8.10)

időre van szükség, a nyomáscsökkenés

[N/m2s] sebességének kisebbnek kell lenni a két érték hányadosánál [7]:

(2.25/a)

Ez esetben a cirkulációs körben az elgőzölögtető szakaszok hossza nem változik.

Az előbbi, az elgőzölögtető szakaszok hosszának változatlanságára vonatkozó feltételnek a fűtött ejtőcsövek (8.9. ábra), nagy vízterű kazánok (8.10. ábra) esetén is teljesülni kell.

Míg a vízcsöves kazánoknál a (2.25/a) képletben figyelembe veendő

értékek az ejtőcső méreteiből, a dobban lejátszódó keveredési folyamatból, illetve a cirkulációs számításból adódóan kellő pontossággal megállapíthatók, addig a nagy vízterű kazánoknál csak közelítőleg becsülhetők. Ennek ellenére a lángcső meghibásodásának megelőzésére − olyan berendezéseknél, amelyeknek gyors gőzelvétel-növekedések esetén is megbízhatóan kell működniük − indokolt a számítások elvégzése, és azok figyelembevételével különösen a hosszabb ideig tartó nyomáscsökkentések elkerülése. Óvintézkedésként a 2.11. ábrához kapcsolódóan ismertetett, a nagy térfogati hőterhelésű lángcsövekre kötelezően előírt lángcsőfal-hőmérők beépítése jöhet szóba.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m713kaz_6229/#m713kaz_6229 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m713kaz_6229/#m713kaz_6229)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m713kaz_6229/#m713kaz_6229)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

8.10. ábra. A megengedett nyomáscsökkentési sebesség nagy vízterű gőzkazánnál

A tápszivattyú előtti nyomás leesése: Az atmoszférikus nyomásnál nagyobb nyomású gáztalanítós táptartályok esetén előfordulhat, hogy a táptartály fűtésének kiesése következtében megkezdődik a táptartály nyomásának csökkenése. A nyomáscsökkenés kedvezőtlen esetben a szívócsőben bekövetkező kigőzölgéshez vezethet. A jelenség lehetőségének vizsgálata a táptartály hőmérlegének felírásával és a (2.25/a) összefüggés szerinti feltétel teljesülésének ellenőrzésével lehetséges.

Vízvesztés: Mind gőz-, mind forróvízkazánoknál előfordulhat, hogy a külön energiaforrással üzemeltetett tápszivattyúk (forróvízkazánoknál keringtetőszivattyúk) működésképtelenné válnak, a hőbevezetést azonban (rostély-, fluidtüzelésű kazánoknál) nem lehet leállítani, legfeljebb a levegőellátás csökkentésével teljesítményét csökkenteni. Ilyen esetben a gőzfejlődés hatására megkezdődik a kazánban tárolt víz fogyása. Amennyiben a vízszintsüllyedés befejeződik a füstgázokkal érintkező felületrészek legmagasabb szintje felett, illetve a füstgázok hőmérséklete a 400 °C értéket nem haladja meg, a fűtött felületrészek meghibásodása nem következik be. A folyamat számszerűleg a

[min] süllyedési idővel (TRD 401, TRD 402 [8]) jellemezhető:

(8.11)

ahol

search	a kazánban a füstgázokkal érintkező felületrészek legmagasabb szintje feletti, a vízállásmutatók alsó vízszintjéig terjedő (forróvízkazánoknál a teljes fűtött rész feletti) térfogatban tárolt víz [m3],
search	a kazán névleges gőzteljesítménye [kg/s], forróvízkazánoknál a névleges hőteljesítménynek megfelelő gőztermelő képesség,
search	a kazánvíz fajlagos térfogata [m3/kg].

Miután a gyakorlatban a tüzelési teljesítmény a névleges érték alá csökkenthető,

a minimális süllyedési időt adja. A hivatkozott szabályzatok alapján a kazánt úgy kell kialakítani, hogy a süllyedési idő a 7 percet meghaladja. Ennél rövidebb, legalább 5 perces süllyedési idő akkor engedhető meg, ha: a kazán tüzelési teljesítménye szabályozható, a tüzelés leállítása után a vízszint nem csökken a megengedett legkisebb érték alá, illetve a vízmentes részekkel érintkező füstgáz hőmérséklete a 400 °C-t nem haladja meg, továbbá a kazán önműködő nyomás- és vízszintszabályozással rendelkezik, és a minimális vízszint elérése a tüzelést automatikusan leállítja. Vízcsöves kazánoknál a süllyedési időre vonatkozó előbbi elvárások betartása nem kötelező, amennyiben a füstgázok csak 102 mm-nél kisebb átmérőjű csövekkel érintkeznek vagy a füstgázok hőmérséklete a 400 °C értéket nem haladja meg.

A gőzkazánok leállítása: A gőzkazánok leállítására kétféle gyakorlat terjedt el:

A kazán befojtása: A gőzkazánt a gőzhálózatról a főgőz-szeleppel leválasztva vagy a turbina gyorszáró szelepét zárva állítják le. A berendezésben a paraméterek a leállást megelőző állapotnak felelnek meg. Miután a füstgázjáratok teljesen tömör zárása nem lehetséges, a járatokon a kéményhuzat hatására átáramló környezeti hőmérsékletű levegő megkezdi a kazán lehűtését. A túlhevítő felületek a dobnyomásnak megfelelő telítési hőmérséklet alá hűlve − a száraz indítással összefüggésben már említett módon − kondenzátorként viselkednek, és lassan feltelnek vízzel [8.10]. A hőelvonás hatására a dobnyomás csökken, a dob gőz és víztere között nagy hőmérséklet-különbség alakulhat ki (7.36. ábra, c), d) hőmérséklet-lefutások). A csövekben kondenzálódó víz, vízszintes elrendezésű felületeknél, a túlhevítő kamrákba is befolyhat, hőlökést, nagy kerület menti hőmérséklet-különbséget előidézve. Így az eljárás alkalmazása, az üzemzavari eseteket kivéve, csak kisebb nyomású kazánoknál javasolt.
Csúszó paraméteres leállás. A kazán leállítása előtt a gőzparamétereket csökkentik, és csak a kívánt értékek elérését követően ([2] szerint célszerűen a névleges nyomás 2/3-a alatt) kerül sor a szerelvények lezárására. Gőz-gyűjtősínre csatlakozó kazánok esetén erre csak a kifúvató rendszer üzembevételével van mód. Amennyiben a leállítás célja valamilyen javítás gyors elvégzése, a nyomást a környezeti értékre lehet csökkenteni. Ilyen esetben gyakori a kazán lehűlésének, levegő-aláfúvó, füstgázelszívó ventilátorokkal végzett átszellőztetéssel történő, gyorsítása. A káros hőfeszültségek elkerülésére azonban ekkor is ügyelni kell [8.20]. Ellenkezik a jó üzemi gyakorlattal, ha a nagyobb bevétel érdekében (közvetlen személyi, környezeti veszély megelőzésétől, elhárításától eltekintve) a berendezés állapotát aránytalanul kell kockáztatni.

A hosszabb időre leállított berendezéseket konzerválni kell (4.7. fejezet, [8.18]). Fagyveszély esetén a leállítandó kazánt célszerű teljesen kiszárítani.

Azonnali leállítás: A berendezések azonnali leállítása szükséges minden olyan esetben, amikor a biztonságos üzemvitelt veszély fenyegeti, például (zárójelben a lehetséges következményeket is vázolva):

A biztonsági berendezések üzemképtelenek. (A megengedett paraméterek túllépése észrevétlen, beavatkozás nélkül maradhat, így a kazán személyi sérüléssel, súlyos rombolással járó meghibásodása következhet be.)
A vízbetáplálás és a gőzelvétel különbsége a lelúgozás, leiszapolás figyelembevételével tömörtelenségre, kifújásra utal. (A fűtőfelületek hűtése elégtelenné válhat, a kiáramló közeg romboló hatása súlyos kazánsérüléseket okozhat, a füstgázelszívó rendszer képtelenné válhat a normál értéket lényegesen meghaladó közegáram eltávolítására, emiatt a tűztérben a nyomás megnőhet, és az ebből eredő esetleges levegőhiány következtében a tüzelés instabillá válhat, tűzkialvás következhet be.)
A dob a felső vízállást meghaladóan túltöltésre került vagy a vízszint az alsó vízállás alá csökkent, a vízállásmutatók eltérő vízszintet jeleznek, a vízszint a beavatkozások ellenére gyorsan emelkedik vagy süllyed. (Túltöltés esetén megnőhet a gőz cseppelragadása, a túlhevítő részben elvizesedhet, pangó szakaszok alakulhatnak ki. Vízhiány esetén megállhat a természetes cirkuláció, az elgőzölögtető csövek hűtése, amelyek kellő hűtés hiányában könnyen túlhevülhetnek.)
A gőznyomás 10%-nál jobban meghaladta az engedélyezési nyomás értékét és a normalizálást célzó intézkedések sikertelenek. (A nyomástartó rész „leggyengébb” elemének felszakadása következhet be, amely a berendezés tönkremenetelével, a környezet és a személyzet életének súlyos veszélyeztetésével járhat.)
A túlhevítési hőmérséklet meghaladta a névleges értéket, és a normalizálást célzó intézkedések sikertelenek. (A túlhevítő felületek túlmelegedése élettartamuk lényeges csökkenésével, deformációkkal járhat.)
A kazán falazata, burkolata megsérült, füstgázkiáramlás, szilárd tüzelőanyag tüzelésénél kiporzás tapasztalható. (A nagy hőmérsékletű közeg közvetlen tűzveszélyt jelenthet, zárt kazánház esetén a kezelőszemélyzet mérgezése is bekövetkezhet.)
Veszélyes salakhullás tapasztalható vagy ilyen veszélye fenyeget. (A nagyobb tömegű, nagyobb magasságból hulló salaktömbök a tűztértölcsér sérülését, a tűz kialvását okozhatják, a lehullással együtt járó nyomáshullám következtében a nyílásokon, esetleg a felszakadó csappantyúkon kiáramló égéstermék közvetlen veszélyt jelenhet a személyzetre.)
A tüzelés nagyon instabil, nagy nyomáshullámok, szokatlan hangjelenségek jelentkeznek, és a stabilizálási kísérlet nem vezet eredményre. (A nyomáshullámok falazatdeformációt, a sarkok felszakadását idézhetik elő, az esetleg kiáramló égéstermék közvetlen veszélyt jelenhet a személyzetre).
Az égők közelében a lángalakot befolyásoló, rendszeresített eszközökkel el nem távolítható salak, kokszlerakódások alakulnak ki. (A láng alakját, hosszát, irányát megváltoztatva a tűztér-hűtőfelületek sérülését eredményező szúróláng jöhet létre.)
A kazán füstgázhuzamaiban utóégés következik be. (Hiányoznak a feltételek a tüzelőanyag tűztérben történő kiégéséhez, az utóégésből adódó helyi hőfelszabadulás az utóégéssel érintett térrészben lévő fűtőfelületek esetleges túlhevülését idézheti elő.)
A tápvíz, kazánvíz minősége lényegesen eltér az előírt (4.4. fejezet) értékektől, és az egyes akciószintekre megengedett időtartamokon belül nem normalizálható. (A szerkezeti elemek súlyos korróziója, ridegedése, ennek következtében gyors meghibásodása, használatlanná válása következhet be.)

A részletes, üzemeltetők által követendő előírásokat a mindenkor hatályos szabályzat (például [8.6]) tartalmazza.

Üzemeltetés meghibásodások esetén: az 57 mm-nél kisebb külső átmérőjű, elgőzölögtető, túlhevítő csövek alakváltozása, kisebb kifúvása, illetve a gőz- és forróvízvezetékek, szerelvények és egyéb berendezések tömítéseinek szivárgása esetén, ha:

az azonnali leállás a gőz-, forróvízfelhasználó berendezések ellátásának hiánya esetén bekövetkező események veszélyessége miatt nem lehetséges, és nincs közvetlen balesetveszély, valamint
a meghibásodás kiszámíthatatlan terjedése nem várható,

a berendezések tovább üzemeltethetők azzal, hogy az esemény jelentése mellett a személyek védelmére − tekintettel a meghibásodás esetleges, mégis bekövetkező terjedésére is − a szükséges óvintézkedéseket meg kell tenni: a berendezést a hiba elhárítására a legrövidebb időn belül le kell állítani.

1	A könyv összeállításának idején hatályos hazai szabályozás [8.6] enyhébb követelményeket ír elő.

Tartalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2020

ISBN: 978 963 454 492 0

Műszaki tudományok BME GPK tankönyvek

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//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero