A nemesacél fűtőfelület előnyei
2010/10. lapszám | VGF&HKL online | 8879 |
Figylem! Ez a cikk 15 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A kondenzációs technika megjelenésével és annak egyre jelentősebb térhódításával számtalan esetben foglalkoztunk már szaklapunk hasábjain. A ma már újnak nem mondható technológiával kapcsolatos problémák és kérdések azonban még mindig felmerülnek. A kondenzáció során keletkező kondenzvíz, valamint a fűtési rendszerek esetleges sajátosságaiból adódó fűtővíz-lúgosodás komoly próbatétel elé állítja a fűtőfelületek savakkal és lúgokkal szembeni ellenálló képességét.
 |
A mostani fejlődő, „divatos” hőtermelési formák mellett
még mindig a kondenzációs technika az egyik legtakarékosabb, leggyorsabban megtérülő és legtisztább hőtermelés, mivel a beruházási költsége mára már töredéke a korábbi időkhöz képest, és a füstgáz kondenzációjából nyert hő hasznosításával tovább csökkenthetjük a költségeinket, és egyben a károsanyag-kibocsátást is.
A füstgáz kondenzációja során keletkező kondenzvíz különösen magas minőségi követelményeket támaszt a kondenzációs kazánok fűtőfelületével szemben. A megfelelő anyag kiválasztása nem könnyű: biztosítani kell, hogy az enyhén savas kondenzáció hosszú távon se tudjon korróziót okozni a kazán fűtőfelületében.
Mitől lesz a kondenzátum savas kémhatású?
A tüzelőanyag és az égéshez használt levegő alkotórészeiből vegyületek képződnek, amelyek a kondenzátum pH-értékét (savasság, lúgosság) befolyásolják. A földgáz égetése során a keletkező kondenzvíz a füstgáz szén-dioxid tartalmával gyakran szénsavat (H2CO3), a levegő nitrogéntartalmával (N2) reagálva salétromsavat képezhet (HNO3). Az így keletkezett kondenzvíz jellemzően enyhén savas kémhatású. Földgáztüzelés esetén a kondenzvíz savassága, pH-értéke <4,5. Természetesen nem csak a fűtőfelületnek, hanem minden kondenzvízzel érintkező alkatrésznek ellen kell állnia az enyhén savas kondenzvíznek.
A kondenzációs hőcserélő anyagának megválasztása
A saválló nemesacélt már évek óta használják az iparban minden olyan területen, ahol különösen magas követelményeknek kell megfelelni: gyógyszergyártás, labortechnika, élelmiszeripar vagy az űrrepülés. A fűtéstechnikai iparban is megjelent az ez irányú igény, mivel a nemesacélt - a különböző ötvözőelemek használatával, mint a króm, nikkel, molibdén, titán - a kondenzvízzel szemben tökéletesen ellenállóvá lehet tenni. A kondenzációs kazánok részére kifejlesztett nemesacél összetétele biztosítja, hogy a fűtőfelület minden további felületi kezelés nélkül ellenálljon a korróziónak.
A gyártás során létrehozott hőcserélők felülete igen sima, amelynek köszönhetően a kondenzátum nem tud megtapadni a felületen, sőt, a kazánok hidraulikai ellenállása is csökken. Tapasztalatok mutatják, hogy a korrózióálló nemesacél fűtőfelület garancia arra, hogy a fűtőfelület az évek során ne károsodjon: se füstgáz-, se fűtővízoldalról. Így a teljes élettartama alatt mindig magas hatásfokkal számolhatunk.
 |
 |
Mai költségtakarékos világunkban az alumínium hőcserélők ismét a reneszánszukat élik. Olcsósága igen csábító, ezért gyakran találkozhatunk vele kondenzációs készülékekben is. Az alumínium és igen gyakran használt szilíciumötvözetei nem nemesfémek, ezért a levegő hatására korrodálnak. A felületükön létrejövő vékony, passzív alumínium-oxid védőréteg igen ellenállóvá teszi a felületet a további légköri oxidációval szemben, de igen keskeny tartományban ellenálló a savakkal, illetve lúgokkal szemben (4,5 < pH < 8,5). A kondenzációs kazánok égéstermékkel érintkező részei a savas kondenzvíz (pH <4,5) folyamatos támadásának van kitéve, amely felületi alumíniumhidroxid-képződéssel jár. Míg az így létrejött alumíniumiszap-lerakódás a füstgázjáratokat, a kondenzvíz-szifont és a közömbösítő szerelvényeket eltömíti, a fűtőfelület roncsolódása a készülék hatásfokának jelentős csökkenésével jár, és az üzembiztonságot is jelentősen befolyásolja.
A fűtési rendszerek gázokkal szembeni tömítetlensége (automatikus légtelenítők, csavaros csőkötések, oxigéndiffúziónak nem ellenálló műanyagcsövek stb.) és a rendszerek utántöltésénél használt fűtővíz oldott oxigéntartalma miatt sohasem beszélhetünk oxigénmentes fűtési rendszerről. A fűtővíz gáztartalmának és a fűtési rendszer elemeinek kémiai reakciója miatt a fűtővíz pH-értéke lúgossá válik. A saválló nemesacél felületek nemcsak a savaknak, hanem az lúgoknak is ellenállnak, szemben az alumíniummal.
Amennyiben a fűtővíz lúgossága meghaladja a 8,5-ös pH-értéket, az alumínium hőcserélő fűtővízoldali részén a passzív védőréteg feloldódik. A fűtővíz nemcsak a védőréteget, hanem a hőcserélő anyagát is folyamatosan oldja, a korrózió folyamatossá válik. A régi fűtési rendszerek utólagos felújítása során a fűtési rendszerből származó fémiszapok a fűtőfelületen további korróziót okozhatnak.
 |
A fűtőfelület kialakítása
A nemesacél alkalmazásával adódik a lehetőség, hogy a fűtőfelületet geometriailag is optimalizáljuk. A fűtőgáz hőjének eredményes átadásához biztosítanunk kell a fűtőgáz és a hőcserélő intenzív érintkezését. Erre alapvetően két lehetőség van: a fűtőfelületet úgy kell kialakítanunk, hogy a fűtőgáz folyamatosan örvénylő kényszeráramlásban legyen azért, hogy ne képződjön magasabb hőmérsékletű magáramlás. Ehhez a sima fűtőcsövek nem alkalmasak, ezért különböző irányváltásokat és keresztmetszet-változásokat kell létrehozni. A másik lehetőség az intenzív örvénykeltés mellett a lamináris áramlás elvén alapuló hőátadás.
Az első esetben a kiváló hőátadási tulajdonságokkal rendelkező fűtőfelületen egymással ellentétes hullámok kialakításával mesterséges füstgázkanyarokat hozunk létre. Az így létrehozott kényszeráramlás és hullámok összefűzésénél folyamatosan változó keresztmetszet meggátolja a magas hőmérsékletű magáramlást.
A lamináris áramlás elvén alapuló hőátadás főleg a falikazánok nemesacél hőcserélőinél jellemző, ami gyakorlatilag egy téglalap profilú fűtőcsőspirál. Az inox-radial hőcserélő gyártása során például távtartó benyomatokkal a két hőcserélő gyűrű közötti távolság 0,8 mm. Ez a nagy odafigyeléssel meghatározott távolság biztosítja a lamináris áramlást, amelynek köszönhetően nem jöhet létre a magáramlás vagy a különböző hőmérsékletű füstgázrétegek kialakulása. A lamináris áramlás kiváló hőátadást biztosít, így a felületre belépő ~900 °C-os füstgázt a 36 mm magasságú fűtőfelületet akár a kazán visszatérő vízhőmérsékleténél csak 3,5 K-nel magasabb hőmérsékletűre hűti.
Klug Viktor
