A kazánok teljesítmény-beállításának néhány gyakorlati problémája
2003/6. lapszám | VGF&HKL online | 7290 |
Figylem! Ez a cikk 23 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A gáz- és olajtüzelésű berendezések üzembe helyezése közben a kollégák rendszeresen találkoznak hibás elképzelésekkel és munkavégzésre alkalmatlan munkaterületekkel úgy, hogy az üzembe helyezést élet- és vagyonvédelemi okok miatt meg kell tagadniuk. (Előfordul pl., hogy a kivitelező kémény nélkül, elektromos hosszabbítóról akarja a berendezést üzembe helyeztetni.)
A biztonságtechnikai előírások és a kivitelezők elvárásai nem esnek egybe. A kivitelezések rendszerint csúsznak, a határidők szorítanak, a kazánok üzembe helyezésekor nincsenek meg a normál üzemi körülmények. Nem lehet folyamatosan dolgozni, nincs elegendő, folyamatos hőelvétel, áramellátás, az üzembe helyezést folytató szerelő feje felett hegesztenek, szigetelnek, villanyt szerelnek, a kazánházat lakatosműhelynek használják, kivilágítatlan, hideg stb. Az egyedi gázmennyiség-mérés lehetőségét a tervezők és kivitelezők jelentős hányada költségcsökkentés címén nem oldja meg. Súlyosbítja a helyzetet, hogy a tervezők és kivitelezők egy része a tüzelőberendezés üzembe helyezéséről tévesen azt hiszi, hogy azt csak be kell kapcsolni, rosszabb esetben azt be is kapcsolja, ellentétben a tüzelőberendezést kísérő dokumentáció figyelmeztetésével.
A kazánok teljesítmény-beállítását üzembe helyezéskor – gyakorlati tapasztalatokon alapuló hatásfokbecslés alapján – a tüzelőanyag mennyiség-beállításával végzik a fenti körülmények között. Fentiekkel veszélyeztetik a kazánok élettartamát. Nem gondolnak arra, hogy a pontos munka és teljesítmény-beállítás lehetőségét veszélyeztetik, és ezzel az üzembe helyezést folytató szerelőnek (műszerésznek) nem kis gondot okoznak. Az ilyen körülmények között beállított berendezéstől aztán elvárják, hogy később pontosan, eltérés nélkül adja le a névleges teljesítményt, és üzembiztosan működjön. A kazánok teljesítmény-kimérését befejezett kivitelezés után, folyamatos hőelvétel és valós üzemi körülmények között végzik teljes terheléssel, esetenként több órán át. Vegyünk egy példát. Az üzemeltető 10 t/h teljesítményű gőzkazánt vásárolt, és mivel nincs tűréshatár sem a kazán gépkönyvében, sem az adattáblán, ezt a teljesítményt jogosan kéri. Ha a kazán többet tud, az neki csak jó. Amennyiben a garanciális mérések folyamán számított teljesítmény 9,9 t/h (-1%), akkor a kazángyártó vagy az üzemeltető az égőt beállító cég képviselőjének azt mondja, hogy nem jó, ez kevés. Természetesen a fenti eltérés ötszöröse az ellenkező irányban elfogadható, sőt kívánatos. Ha az üzemeltetés folyamán a kazánnal bármilyen probléma adódik, a kazángyártók és az üzemeltetők az esetek többségében azonnal, mérések nélkül, látatlanban az égő beállítását kifogásolják, ebben látják a tönkremenetel okát. Rendszeresen előfordul, hogy a kazángyártó szakembere mérés nélkül, szemrevételezéssel állapít meg kazántúlterhelést, „hosszú lángot” stb. Ezek többnyire olyan állítások, amiket a későbbi műszeres mérés cáfol, de addigra azt az egész szakma tényként könyveli el.
A kazán teljesítménye
A kazánok teljesítménye a gyártók által különböző módon van megadva. A meleg vizes kazánoknál ma már kW szerepel az adattáblán (már ha van adattábla), és ez a szekunder (leadott) hőteljesítményt illusztrálja, melyet általában 92-96%-os hatásfok mellet ad le a kazán. Neves külföldi gyártók ezen adatok mellett a kazán egyéb dokumentációjában megadják a maximálisan bevihető hőmennyiséget is. Egyes gőzkazánoknál az adattáblán és a kazán gépkönyvében, a teljesítmény rovat után t/h olvasható, illetve a gőz hőmérséklete a megengedett legnagyobb nyomással. Az üzembe helyezést végző szakembernek ebből kell kiszámolnia a bevihető teljesítményt. Számítási tévedésre ad lehetőséget a leadott gőz nyomása, a tápvíz hőmérséklete és túlhevítés esetén a gőz hőmérséklete. A teljesítménynek megfelelő hőmennyiség a fentiek függvénye. Pl. a kazánok megengedett legnagyobb nyomása (ahova a biztonsági szelepet állítják). Itt soha nem fog üzemelni a kazán. Ezzel számoljunk? Ez alá kell biztonságos távolságra (0,4-0,5 bar) állítani a határolót, és a határoló alá a korlátozót. A korlátozó alatt – szintén biztonságos távolságra – lehet a szabályozott üzemi nyomás. Ez összesen 1,2-1,5 bar. Ez sem pontos adat, hanem üzemeltetésfüggő, nem lehet vele korrekten számolni. Nem ritka a 12 bar üzemi nyomásra adott kazán, melynek a biztonsági lefúvató szelepe 12 barra van beállítva.
A kazánok teljesítménye
| Pbar (hPa) | Pbar (hPa) | Ogáz (°C) | f0 | Vgáz (m³/h) | % |
| 995 | 30 | 5 | 1,0482 | 104,8 | 103,60 |
| 995 | 30 | 15 | 1,0118 | 101,2 | 100,00 |
| 1035 | 30 | 5 | 1,0892 | 108,9 | 107,64 |
| 1035 | 30 | 15 | 1,0513 | 105,1 | 103,90 |
| 995 | 2000 | 5 | 3,0629 | 306,3 | 103,60 |
| 995 | 2000 | 15 | 2,9566 | 285,7 | 100,00 |
| 1035 | 2000 | 5 | 3,1038 | 310,4 | 104,98 |
| 1035 | 2000 | 15 | 2,9961 | 299,6 | 101,34 |
Ha a tápvíz hőmérséklete alacsonyabb az adattáblán szereplő értéknél – a gyakorlatban legtöbbször alacsonyabb –, akkor az innen hiányzó hőenergiával is számolni kell, mert ennyivel több energiát kell bevinni a tüzelőberendezéssel. Ez a probléma csak folyamatos üzemvitel mellett derül ki, az üzembe helyezésnél nem. Túlhevítés esetén a gőzhőmérséklet sem egyezik meg a névlegessel, ami szintén csak folyamatos üzemvitel esetén derül ki. Sokkal egyértelműbb lenne kW-ban megadni a leadott teljesítményt, a megengedett legnagyobb bevihető teljesítménnyel együtt. A kazánok adattáblái hiányosak és tartalmilag nem egységesek. Fontos, hogy egy esetben sem szerepel tűréshatár. Miért fontos ez? Gáztüzelés esetén a teljesítmény-beállítási „gondot” a bevitt gáz mennyisége okozza. A gáz hőmérséklete, nyomása és a légköri nyomás nagymértékben befolyásolja a mennyiséget, ezért a mennyiségmérőn mért gázt egy szorzóval kell megszorozni. A légköri nyomás 10 éves átlaga (1992–2001) Magyarországon tengerszintre számítva: 1015,15 hPa. A 2001. év abszolút maximuma: 1045,2 hPa , abszolút minimuma: 989,3 hPa (mind OMSZ adat). Az ingadozás: 55,9 hPa. Budapest tengerszint feletti magassága: 100 m. A gáz hőmérséklete a mennyiségmérés helyén: 0-5 °C-tól 25-30 °C-ig terjed. A gáz nyomása szintén a mérés helyén: 30-6000 hPa lehet. Nézzünk néhány gyakorlati, nem extrém esetet táblázatban. Az átláthatóság miatt számoljunk 100 m³/h mért fogyasztással, melyet átszámítunk mN3/h-ra. A légköri nyomás ingadozása nem befolyásolható. Számoljunk 995-1035 hPa-lal (nem szélső értékek). A mért gáz nyomása legyen 30 hPa és 2000 hPa, mind a kettő gyakorlati érték. A gázhőmérsékletnél 10 °C ingadozás rendszeresen előfordul, ezért csak ennyit vegyünk figyelembe.
A legkisebb mennyiséget 100%-nak véve látható, hogy a gázmennyiség milyen jelentős mértékben változik a környezeti értékek változásával, és meghaladhatja a 7,6%-ot. Szélsőséges esetben természetesen ez az érték sokkal nagyobb. Úgy gondolom, joggal vetődik fel az igény, miszerint mint bármilyen berendezésnél, a kazánoknál is illene a gépkönyvben, műszaki leírásban megadni egy tűréshatárt, amelynek megfelelően tervezték, főleg azért, mert a teljesítményváltozások fenti része az emberi tényezőtől független, továbbá egy egységes, a fontos adatokat tartalmazó kazánkönyv- és adattáblarendszert is meg kellene alkotni.
További gondot jelenthet egy füstgáz hőhasznosító, mely motoros csappantyú segítségével kiiktatható. Előfordul, hogy a be- és kiiktatott állapot között 4 hPa különbség mérhető a kazán füstcsonkjánál. Ez nem csak a füstgáz beállított O2 tartalmát változtatja meg 0,3-0,4%(v/v)-kal, hanem a bevitt gáz mennyiségét is módosítja. Bár a korszerű tüzelőberendezések megfelelő tűztér esetén 0,2% maradék füstgáz O2 tartalom alatt kezdenek környezet szennyező CO-t nagy mennyiségben kibocsátani, a biztonsággal beállítható érték 3,2-3,6% maradék füstgáz O2 a levegőhőmérséklet, páratartalom, gázfűtőérték-változás stb. miatt. Ha ehhez hozzáadjuk a fenti 0,3-0,4% változást, akkor az eredmény 3,5-4,0% lesz, ami jelentős hatásfokváltozást eredményez.
Ezek csak a hőteljesítmény beviteli oldalának objektív eltérései. Nem beszéltünk a műszerek és mérőberendezések hibaszázalékáról, melyek döntő többsége nincs kalibrálva, de a megrendelőket elkápráztatják a tizedek és századok. A minőségbiztosítási rendszerek évenkénti kalibrációt írnak elő, de a kalibráló cégek féléves periódust javasolnak.
Jenei László
