TERVEZÉSI SEGÉDLET GŐZ

Átírás

1 TERVEZÉSI SEGÉDLET GŐZ MAGYARÁZATOK TÁBLÁZATOK KÉPLETEK ÉS PÉLDÁK GŐZBERENDEZÉSEK TERVEZÉSÉHEZ BEPATEK Külkereskedelmi Kft Érd, Törökbálinti út 7-9. ( (36) 23/ Fax: (36) 23/ bepatek@bepatek.hu

2 TARTALOMJEGYZÉK Tartalomjegyzék 1. MIÉRT PONT A GŐZ?...4. oldal 1.1. Telített gőz...4. oldal 1.2. Még valami gőz-tolvajnyelven...5. oldal Kisnyomású/nagynyomású gőz...5. oldal Száraz/nedves gőz...5. oldal Forró / túlhevített gőz...6. oldal Fáradtgőz / fáradtgőz-veszteségek...6. oldal Vízgőztáblázat...7. oldal 2. GŐZ- ÉS KONDENZVEZETÉKEK...8. oldal 2.1. Gőzvezeték...8. oldal A CERTUSS - képlet...8. oldal Gőzvezetékek kialakítása...9. oldal 2.2. Kondenzvezetékek oldal Általánosságban oldal Számítás oldal Kondenzvezetékek szerelése oldal 3. TÜZELŐANYAGOK, HATÁSFOK oldal 3.1. Tüzelőanyagok oldal Fűtőolajok oldal Éghető gázok oldal Szilárd tüzelőanyagok oldal Légszükséglet / füstgázmennyiség oldal 3.2. Kazánteljesítmény és hatásfok oldal Égőteljesítmény oldal Veszteségek oldal 3.3. A számítás menete oldal 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA oldal 4.1. Kiindulás meglévő gőzkazánokból oldal 4.2. Teljesítmény számítása a gőzfogyasztók alapján oldal 4.3. Hőtechnikai alapértékek oldal Fajhő/sűrűség oldal Fűtőfelületek hőátadása oldal Hővesztési tényező többrétegű szigetelésnél: oldal Fémes felületek hőátadása oldal 4.4. Fűtés (Helyiségfűtés) oldal Fűtési hőigény oldal 4.5. Tájékoztató értékek különböző gyártási műveletek igényére oldal 2/37.oldal

3 TARTALOMJEGYZÉK 5. VÍZELŐKÉSZÍTÉS oldal 5.1. Vízlágyítók oldal Az 5 tényező, ami szükséges a megfelelő vízlágyítóhoz: oldal Sófogyasztás / takarékosság oldal 5.2. Háztartási vízlágyítók oldal 5.3. Gáztalanítás / Tápvíztartály oldal A tápvíztartály anyaga oldal A tápvíztartály nagysága oldal 5.4. A védővegyszerek adagolása oldal 5.5. Ellenőrzések / kazánvizsgálat oldal 5.6. Vízféleségek oldal Hogyan vegyünk vízmintát? oldal 5.7. Kazánvíz-jellemzők irányértékei (CERTUSS kazánokhoz) oldal 6. ÖSSZEFOGLALÁS ÉS MELLÉKLETEK oldal Fájlnév: Érvényesség: CERTUSS_Tervezési_segédlet_ odt február 3-tól visszavonásig! Változtatások joga fenntartva! 3/37.oldal

4 TARTALOMJEGYZÉK 1. MIÉRT PONT A GŐZ? 1.1. Telített gőz A telített gőz hőtechnikai folyamatokban 220 C-ig az ideális hőhordozó. De mi is tulajdonképpen a telített gőz? A víz hevítésekor a víz hőmérséklete először a forráspontig emelkedik. Ha további hőenergiát viszünk be, a víz elgőzölög. Ennek során a hőmérséklet nem növekszik tovább mindaddig, amíg a gőzzel egyidejűleg a víz is jelen van. Ekkor a 100 C-os vízből normál légnyomáson 100 C-os gőz lesz. Ezt a gőzt, amelynek hőfoka megegyezik a víz forrási hőmérsékletével, nevezik telített gőznek. És ezt a hőfokot nevezik ezért a telített gőz hőfokának is. Ha az összes víz elgőzölgött, további hőközlés mellett a gőz hőfoka is emelkedik és ún. túlhevített gőz vagy forró gőz lesz belőle és gőzként viselkedik. Hőmérséklet 140 (T) [ C] Víz Víz/gőz hőtartalma 0 bar túlnyomáson Víz/gőz keverék Forráshő 539 [kcal/kg] Hőtartalom 0 [kcal/kg] (entalpia h ) A víz elgőzölögtetéséhez igen sok energiát kell felhasználni: 1 kg-hoz kb. 0.6 kwh = 500 kcal (forráshő vagy entalpia) szükséges. Ez ugyanakkora hőmennyiség, mint amennyi 5 kg víz 0 C-ról 100 C-ra történő felmelegítéséhez szükséges! Ha a vízgőzt hideg felületre vezetjük, ismét vízzé kondenzálódik és forráshőjét eközben leadja ezen felületen. A gőz minden kg-jából tehát újra 0.6 kwh vagy 500 kcal szabadul fel. Mindez pedig állandó hőmérsékleten, a telített gőz hőmérsékletén! A 100 C-os gőzből újra 100 C-os víz lesz. A forrási/telített gőz-hőmérséklet a nyomással változik. Normál légnyomáson 100 C. Növekvő nyomásnál a telített gőz hőfoka is nő. Így 6 bar nyomásnál a víz csak 165 C-on kezd el forrni. A gőzüzemű berendezésekben ezért a nyomás segítségével lehet a kívánt hőfokot elérni. Pl. egy 6 bar-os gőzüzemű berendezésben mindenütt 165 C van. A gőz kondenzálása a térfogat rendkívüli csökkenését eredményezi. Hiszen pl. 6 bar túlnyomásnál 272 l gőz 1 l vízzé kondenzálódik. Ez tehát 1/272-re történő csökkentés. Ezáltal természetesen a kondenzálódás helyén vákuum keletkezik, ami odaszívja a következő gőzmennyiséget. A fűtőfelületre történő ilyen rááramlással a telített gőz rendkívül nagy hőmennyiséget tud átadni! Foglaljuk hát össze a gőz (telített gőz), mint hőhordozó legfőbb előnyeit: 1. RENDKÍVÜLI NAGY HŐHATÁS a fűtőfelülethez történő intenzív áramlás következtében. Azoknak a hőhordozóknak, amelyeknél hőleadás hőfokcsökkenés révén (hőfoklépcsővel) történik, a hőleadás lényegesen rosszabb. Itt hiányzik a telített gőz automatikája, hogy magától a fűtőfelület hideg pontjára áramlik. 4/37.oldal

5 TARTALOMJEGYZÉK Hasonlítsuk csak össze: Hőátadás: kw / m 2 C Telített gőz: 9-11 Olaj, forró víz: 2-5 Forró gőz: 0,7-1,2 Levegő: 0,01-0,1 1. táblázat: hőátadási tényezők Azonos hőátadás más hőhordozóknál költségesebben valósítható meg nagyobb fűtőfelületek nagy áramlási sebesség a fűtőfelület speciális kialakítása (fékező ívek) és/vagy nagy hőmérsékleti értékek miatt. 2. MINDENÜTT AZONOS A HŐMÉRSÉKLET, mivel a telített gőz energia-leadáskor nem hűl le, hanem telített gőz hőfokú vízzé alakul át. A szükséges gőzhőmérséklet egyszerűen, a nyomás segítségével beállítható. 3. RENDKÍVÜL NAGY HŐTARTALOM kb. 0.6 kwh/kg=500 kcal/kg. Azonos hőátadáshoz 20 C-os hőfoklépcsőjű forró víznél 25-szörös anyagmennyiséget kell keringetni! 1.2. Még valami gőz-tolvajnyelven Kisnyomású/nagynyomású gőz Kisnyomású gőzről beszélünk, ha a berendezésben a gőz nyomása 1 barnál kisebb. Ezek a berendezések felállítás és felügyelet szempontjából messzemenően könnyítéseket élveznek. Ma már a CERTUSS típusú gőzfejlesztők telepítése és üzemeltetése is egyszerű nagynyomású gőz esetén is. A kisnyomású berendezések ellen a következő hátrányok szólnak: rendkívül nagy keresztmetszetű vezetékek szükségesek drága + nagy hőveszteség az alacsony hőmérséklet ellenére a kisnyomású gőzvezetékek sugárzási vesztesége nagyobb, mint a nagynyomásúé, mivel a szükséges nagy átmérőjű csövek igen nagy felülettel rendelkeznek! csak alacsony hőmérséklet érhető el (0.5 bar C) a kondenzrendszer problémás, mivel a kis gőznyomás nem tudja a kondenzátumot visszanyomni. Az összes kondenzvezetéknek gravitációsan kell ürülni, gyakran kell közbenső tartályokat és kondenzszivattyúkat beépíteni Száraz/nedves gőz Ha a gőz el nem gőzölgött vizet is visz magával, nedves gőzről beszélünk. Bizonyos mértékig minden telített gőz nedves, mert a gőzvezeték hőleadása következtében a gőz természetesen elkezd kondenzálódni. A gyakorlatban ezért abszolút száraz (0% vizet tartalmazó) telített gőz nincs. Kerülendő azonban a túl nagy víztartalom a gőzben. Először is a különböző termelési folyamatok száraz gőzt igényelnek. Mindenekelőtt azonban a gőzvezeték és az armatúrák kímélése céljából kellene a gőznek inkább száraznak lenni. Hiszen a telített gőzvezetékeket 25-30m/sec (= km/h) gőz-sebességre méretezik. A gőzzel szállított gőzrészecskék nagy 5/37.oldal

6 TARTALOMJEGYZÉK energiával csapódnak az ívekhez és az armatúráknak, eróziós károsodást okozhatnak, szélsőséges esetben vízütésből eredő roncsolást és ezzel személyi sérüléseket is okozhatnak. Ezzel kapcsolatban vegye figyelembe a gőzvezetékek szerelésére vonatkozó CERTUSS - ajánlásokat. A gőz szárítása vízelválasztókban vagy gőzszárítókban történik. A nyomás csökkentésével is szárazabb lesz a nedves gőz, ill. a száraz gőz túlhevített lesz. A gőzszárításnak ezt a pótlólagos lehetőségét szívesen alkalmazzák különösen kényes felhasználásai esetekben Forró / túlhevített gőz Az olyan vízgőz, amelyet a telített gőz hőfokán túl hevítettek és ezért gázként viselkedik! Innen vezethetők le a forró gőz tulajdonságai is: igen rossz hőleadás (l. a fenti táblázatot), továbbá a túlhevítésben kevés az energia. Hőtechnikai alkalmazásra ezért a forró gőz kedvezőtlen. Csak terheli a fűtőfelületet és a nagyobb hőmérséklet (!) ellenére, drasztikusan csökkenti a hőcserélő teljesítményét! Forró gőzt mindenekelőtt hőerőművekben (gőzturbináknál) és egyes speciális célokra alkalmaznak. TÚLNYOMÁS [bar] Telített gőz hőmérséklete [ C] Telített gőz HŐTARTALOM [kcal/kg] Túlhevített gőz 150 C 200 C 250 C 300 C 350 C 400 C 450 C 0 99, , , , Fáradtgőz / fáradtgőz-veszteségek 2. táblázat: Gőz hőtartalma Amint már említettük, a gőz a telített gőz hőfokán kondenzálódik vízzé. A 6 baros gőzrendszerben a fűtőfelület végén 165 C-os víz képződik. Ez kerül a -normális esetben- túlnyomás nélküli kondenzvezetékbe (ún. nyílt gőzrendszer). Mivel normális légnyomáson nincs 165 C-os víz, csak legfeljebb 100 C-os, a kondenzvíz azonnal elkezd forrni a kondenzvezetékben. Ugyanaz játszódik le, mint a gyorsfőző edényekben, ha gyorsan kinyitjuk: a víz egy ideig még utána is forr. A kondenzátum addig forr, amíg a fölösleges 65 C, azaz víz-kilogrammonként 65 kcal forráshővé nem alakul át. Ez 0 bar nyomású 539 kcal/kg. 65/ , vagyis ha a kondenzátum 12%-a ismét elgőzölgött, akkor áll be ismét az egyensúlyi állapot, melynek összes hőtartalma 165 kcal/kg. Ezt a fáradt gőzt hagyományos szerelvények esetében a tápvíztartály/kondenzvíztartály légtelenítő vezetékén (gőzlefúvatónak vagy gőzkivezetésnek is nevezik) keresztül a szabadba vezetik. Ebben az esetben az energiánk több, mint 12%-a veszendőbe megy! (v.ö.a Kondenzvezetékek c. fejezettel). Ennek azonban nem kell így lennie! Eltekintve a fáradt gőz hagyományos értékesítési módszerétől, mint a tápvízmelegítő, vagy egy utána csatolt kisnyomású gőzrendszer üzemeltetése, CERTUSS rendelkezik egy igen egyszerű és hatásos kondenz-hővisszanyerési eljárással (PARCOVAP), amiről szívesen tájékoztatjuk Önt közelebbről is. 6/37.oldal

7 TARTALOMJEGYZÉK Vízgőztáblázat A nyomás függvényében ábrázolja a telített gőz állapotjellemzőit. Az általunk alkalmazott táblázatok, akárcsak az összes CERTUSS - segédlet a nyomást, mint túlnyomást adják meg, vagyis mennyivel nagyobb a nyomás a normál légköri nyomásnál. A telített gőzre vonatkozó közelítő képletek és a vízgőztáblázat megtalálható a mellékletekben is. [1.sz. melléklet] 1 Túlnyomás 2 Telített gőz hőmérséklet 3 Víz hőtartalom CERTUSS VÍZGŐZTÁBLÁZAT Vízgőz telített állapotban 4 Elgőzölögtetési hő 5 Gőz hőtartalom 6 Gőzmennyiség 7 Gőzsűrűség bar ºC kj/kg KWh/kg kj/kg kwh/kg kj/kg kwh/kg m 3 /kg kg/m 3 0,0 99, , , ,743 1,6940 0,5904 0,1 102, , , ,744 1,5490 0,6455 0,2 104, , , ,745 1,4280 0,7002 0,3 107, , , ,747 1,3250 0,7547 0,4 109, , , ,747 1,2360 0,8088 0,5 111, , , ,748 1,1590 0,8628 0,6 113, , , ,749 1,0910 0,9165 0,8 116, , , ,750 0, ,0 120, , , ,752 0,8850 1,1290 2,0 133, , , ,757 0,6060 1,6510 3,0 143, , , ,760 0,4620 2,1630 4,0 151, , , ,763 0,3750 2,6690 5,0 158, , , ,765 0,3160 3,1700 6,0 165, , , ,766 0,2727 3,6670 7,0 170, , , ,766 0,2403 4,1620 8,0 175, , , ,770 0,2148 4,6550 9,0 179, , , ,771 0,1943 5, ,0 184, , , ,771 0,1774 5, ,0 191, , , ,774 0,1511 6, ,0 198, , , ,776 0,1317 7, ,0 204, , , ,776 0,1166 8, ,0 209, , , ,777 0,1047 9, ,0 214, , , ,778 0, , ,0 226, , , ,778 0, , ,0 263, , , ,777 0, , ,0 311, , , ,757 0, , táblázat: CERTUSS Vízgőztáblázat [1.sz. melléklet] 7/37.oldal

8 TARTALOMJEGYZÉK 2. GŐZ- ÉS KONDENZVEZETÉKEK 2.1. Gőzvezeték A CERTUSS - képlet Gőzvezeték: d i [mm]=4,7 Q p 1 ahol d i [mm] = belső átmérő Q [kg/h] = szállított gőz mennyisége p [bar] = gőznyomás (túlnyomás) Érvényes: max. 100 m hosszú gőzvezetékekre m/sec gőzsebességre 30 bar nyomásig Az eljárás a következő: Számoljuk ki a belső átmérőt ( d i ) és válasszuk következő névleges átmérőt. Néhány gőzszállítási és - nyomás értékre használható az alábbi táblázat. A részletes csőtáblázat megtalálható a dokumentum végén a mellékletek között. [2.sz. Melléklet] Gőzteljesítmény [kg/h] GŐZNYOMÁS [bar] - túlnyomás 0,5 1,0 5,0 10,0 15,0 20,0 100 DA DA DA DA DA DA DA DA táblázat: Gőzvezeték átmérők 8/37.oldal

9 2. GŐZ- ÉS KONDENZVEZETÉKEK Gőzvezetékek kialakítása Anyag: fekete acélcső (St 37.2) vagy nemesacél, normál vagy közepesen erősített falvastagságú semmi esetre sem szabad horganyzott csövet v. sárgarézcsövet használni (a horganyzás csak kb. 65 C-ig stabil). Gőzelosztó, vagy gőzszárító: betervezendő a gőz tisztítására és víztelenítésére. 9/37.oldal

10 2. GŐZ- ÉS KONDENZVEZETÉKEK A gőzelosztó átmérőjét kb. a gőzvezeték átmérőjének 3-4-szeresére vegyük, azaz Gőzvezeték: D i [mm]=15 Q p 1 ahol D i [mm] = a gőzelosztó belső átmérője Q [kg/h] = szállított gőz mennyisége p [bar] = gőznyomás (túlnyomás) Lejtés: 1:100 az áramlási irányában, a vezeték végén vízteleníteni kell Leállások: a fogyasztókhoz a vezetékek felső részéről (hattyúnyak) Víztelenítés: méterenként, valamint a legmélyebb ponton és a vezeték végén. Ügyeljünk a víztelenítő csonkok rajz szerinti helyes kivitelezésére! (a csővezetékkel azonos átmérőjű legyen!). Szigetelés: Ásványgyapot. Ne használjunk műanyag csőhéjat (hőfok!). A szigetelés vastagsága belsőtéri vezetékeknél 4-6 cm, szabadban 10 cm. A vezeték szerelésekor hagyjunk helyet a szigetelésnek (távolság a faltól). Hőtágulás: Feltétlenül figyelembe veendő! Acélnál 0,011 [mm / (m C)] rozsdamenetes acél és rézcsöveknél [mm / (m C)]. Egy 50 m hosszú, 6 bar-os (=165 C) acélcsővezeték tehát 0 C-ról 165 C-ra (= 6 bar gőznyomásnál) 0, =90 [mm]-rel növekszik meg! A vezetékeket ezért nem szabad befalazni, befogni, hanem csúszótámokra kell fektetni. Dilatáció kiegyenlítés : csőívekkel vagy csőburákkal. Könyökök helyett inkább íveket használjunk Kondenzvezetékek Általánosságban A gőzfogyasztóban túlnyomás alatt keletkező kondenzátum telített gőz hőfokú. Így pl. egy 6 bar-os gőzhálózatban a gőz 165 C-on kondenzálódik. Ez a kondenzátum a hagyományos nyílt gőzrendszerekben túlnyomás nélküli kondenzvezetékbe kerül és ott természetesen megint elkezd elgőzölögni, mivel normál légnyomáson 165 C-os víz nem létezik. Ezért rögtön helyesbíteni kell az 1 sz. tévedést: a kondenzvezetékben nem csak víz van, hanem mindenekelőtt gőz is, az ún. fáradt gőz. PÉLDA: Egy 10 bar-os gőzhálózatban a kondenzátum 184 C-os (l. a gőztáblázatot). A kondenzvezetékben mindaddig forrásban lesz, amíg a 100 C-ot el nem éri. A fölösleges 84 kcal/kg forrásra fordítódik. A forráshő 0 bar túlnyomásnál: 539 kcal/kg. A kondenzvezetékben tehát a kondenzátum 84/ %-a ismét fáradt gőzzé alakul. Mivel a kondenzvezeték gyakorlatilag nincs túlnyomás alatt, ez a fáradt gőz nagy térfogatú és ezért nagy keresztmetszetű vezetékekre van szüksége! Ha tehát a fenti példában a kondenzvezetéket, mint tiszta gőzvezetéket a fáradt gőzre méretezzük, az 1000 kg/h kondenzátum 15.6%-ára (l. fent) 156 kg/h fáradt gőzmennyiség: d i [mm]=4,7 Q p 1 =4,7 156 =58,7 mm 0 1 A gőzvezeték mérete 10 bar és 1000 kg/h esetén: d i [mm]=4,7 Q p 1 =4,7 100 =45mm lenne /37.oldal

11 2. GŐZ- ÉS KONDENZVEZETÉKEK Amint látjuk tehát: csak a fáradt gőz elvezetéséhez nagyobb csővezeték kellene, mint a gőzvezeték! És a számított 58.7 mm ráadásul biztosan kevés. A kondenzvezték ugyanis jócskán szállít vizet is, és ezért soha nem szabad itt a telített gőzvezeték mintájára m/s áramlási sebességgel számolni, hanem m/sec-al! Éppen ezért a kondenzvezetékeknek többnyire nagyobbnak kell lennie a gőzvezetéknél! Számítás Közelítő képlet kondenzvezetékre: d i [mm]=8 1,6 Q p ahol d i [mm] = a kondenzvezeték belső átmérője Q [kg/h] = szállított kondenzátum mennyisége p [bar] = gőz túlnyomása (a gőztermelő berendezésben lévő nyomás!) Érvényes: szabad kiáramlású kondenzvezetékre, a kondenzvezeték végén a túlnyomás: 0 bar; vezetékhossz max. 100 m, áramlási sebesség kb. 15 m/s. Gőznyomás [bar] mennyisége Fáradt gőz Kondenzhőmérséklet energiaveszteség Kondenzátum mennyisége [kg/h] Névleges méret DN ,7% 4,5% ,2% 7,2% ,6% 11,2% ,0% 13,6% ,0% 15,8% ,0% 17,6% ,0% 21,0% ,0% 23,8% táblázat: Energiaveszteségek Figyelem: ha a kondenzátum nem telített hőfokon keletkezik, akkor kondenzátum aláhűtésről beszélünk, ekkor a táblázatnál a gőznyomás helyett a kondenzátum hőfokával számoljunk, mivel ez a mértékadó a fáradt gőz mennyiségére. A fenti táblázatban az energiaveszteség = a nyílt gőzhálózatnál a kihasználatlan fáradt gőzből eredő veszteséggel - ezt nem szabad összetéveszteni a fáradt gőz mennyiségével! FÁRADT GŐZ MENNYISÉGE: 1. Általánosságban érvényes: Fáradt gőz %-ban= kondenzátum hőfoka telített gőz hőfoka p nál k 100 forráshő p k nál ahol p k [mm] = túlnyomás a kondenzátvezetékben 2. Nyílt kondenzvezetékre (túlnyomás=0 bar), és ha nincs kondenzátum túlhűtés: telített gőz hőfoka 100 Fáradt gőz %-ban= 100= t 100 (%) 539 5,39 11/37.oldal

12 2. GŐZ- ÉS KONDENZVEZETÉKEK Vagy jó közelítésben: Fáradt gőz %-ban 5 p ahol p a gőz túlnyomása bar-ban Példa: egy gép óránként 1000 kg/h telített gőzt fogyaszt 15 bar-on. A fáradt gőz mennyisége %-ban: 5 p=5 15 = 19.4% kg/h 19.4%-a = 194 kg/h Kondenzvezetékek szerelése Nagynyomású berendezések (1 bar fölött): a kondenzvezeték emelkedhet is, mégpedig gőznyomás baronként 7 m-t. Kisnyomású berendezések: a kondenzvezetékek lejtéssel, gravitációsan ürüljenek. Fagyveszélynek kitett vezetékek szintén maguktól ürüljenek. Szigetelés: mint a gőzvezetékeknél (l. ott). Hiszen a kondenzvezetékek hővesztesége a nagyobb átmérő és ezért a nagyobb felület miatt ugyanakkora, mint a gőzvezetékeké. Kondenzleválasztók: Mindig a fűtőfelület legmélyebb pontjára szereljük. Ha ez nem lehetséges, feltétlenül konzultáljon velünk. Ne alkalmazzunk gyüjtő-leválasztót (1 kondenzedény több géphez)! Minden gőzfagyasztót külön kondenzleválasztóval szereljünk! A típus kiválasztása az alkalmazástól függően különböző lehet. Nincs minden feladatra alkalmas kondenzleválasztó. A névleges átmérőt a kondenzvízleeresztő szállítási görbéje alapján kell meghatározni. Semmi esetre sem érvényes, hogy a gép kondenzvíz csatlakozójának átmérője azonos a kondenzleválasztó névleges átmérőjével. A kondenzvízleeresztő előtt szennyfogó ellenőrzési lehetőséget biztosít. Az ellenőrizetlen kondenzvízleeresztők jókora energiafalóknak bizonyulhatnak (gőzveszteségek). 12/37.oldal

13 3. TÜZELŐANYAGOK, HATÁSFOK 3. TÜZELŐANYAGOK, HATÁSFOK 3.1. Tüzelőanyagok Fűtőolajok Alsó Fűtőérték [kwh/kg] Tüzelőolaj EL L M S 11,9 11,6 11,3 11,1 [kcal/kg] Sűrűség [kg/dm 3 ] 20 C-nál 0,84 0,92 0,93 0, C-nál - 0,86 0,88 0,9 Spezifische warme [Wh/kg] 0,55 0,53 0,53 0,53 [kcal/kg] 0,48 0,46 0,46 0,46 6. táblázat: Olaj adatok Éghető gázok Alsó Fűtőérték H u [kwh/kg] Sűrűség [kg/nm 3 ] Földgáz (UdSSR) 8660 kcal/nm 3 = 10,1 kwh/nm 3 0,772 Földgáz (Nordsee) 7600 kcal/nm 3 = 8,8 kwh/nm 3 - Propángáz (C 3 H 8 ) kcal/nm 3 = 25,6 kwh/nm kcal/kg = 12,8 kwh/kg Butángáz (C 4 H 10 ) kcal/nm 3 = 34,5 kwh/nm kcal/kg = 12,8 kwh/kg Hidrogén (H 2 ) 2580 kcal/nm 3 = 3,0 kwh/nm kcal/kg = 33,3 kwh/kg 7. táblázat: Gáz adatok 1 Nm 3 = 1 normál köbméter = térfogat 0 C-on és mbar (=760 Hgmm) nyomáson = 26, molekula 2,02 2,7 0,09 13/37.oldal

14 3. TÜZELŐANYAGOK, HATÁSFOK A gáz térfogatának kiszámítása más nyomáson és hőmérsékleten: Vt = V 0 x t( C) 273 Vp = V 0 x p( mbar) ahol V 0 =térfogat normál állapotban (0 C-on és p=1.013 mbar nyomáson(nm 3 ) V t =térfogat t hőmérsékleten ( o C) V o =térfogat p nyomáson (mbar-ban, túlnyomás) Példa: Egy kazán füstgázmennyisége 1000 Nm 3 /h. Mekkora a tényleges füstgáztérfogat, ha a füstgáz hőmérséklete 220 C? V t = 1000 x Szilárd tüzelőanyagok koksz = 1806 m 3 /h kwh/kg Fűtőérték H u kcal/kg 7,9 8, ,3 7, kőszén 8,1 9, barnaszén 2,9 4, barnaszén-brikett 4,9 5, fa (megszárított) 4,1 4, fa (frissen vágott) 2,3 2, Légszükséglet / füstgázmennyiség 8. táblázat: Szilárd tüzelőanyagok Fűtőolajok, propán-butángáz (tüzelőanyag kg-ként) Földgáz (földgáz Nm 3 -ként) Égés levegőszükséglete kb. 12 [Nm 3 /kg] kb. 11 [Nm 3 levegő/ Nm 3 földgáz] Füstgáz mennyisége kb. 13 [Nm 3 /kg] kb. 12 [Nm 3 levegő/ Nm 3 földgáz] 9. táblázat: Levegőszükséglet Érvényes: n = 1,1 1,15 légfelesleg tényezőre Kéményméretezéshez a füstgázok térfogatát át kell számítani a füstgáz hőmérsékletére (l. a fenti képletet, ill. az alábbi táblázatot) Füstgázok térfogat-növekedése a normál köbméterhez (Nm 3 ) képest: Füstgázhőfok 150 C 220 C 250 C 300 C 350 C Faktor 1,55 1,73 1,92 2,10 2, táblázat: Füstgázok térfogat-növekedése 14/37.oldal

15 3.2. Kazánteljesítmény és hatásfok 3. TÜZELŐANYAGOK, HATÁSFOK Eljárás: először számítsuk ki az égő teljesítményét (égő hőteljesítményének vagy névleges terhelésnek is nevezik). Ebből levonjuk a veszteséget, így kapjuk meg a kazán hasznos teljesítményét. Ez a számítási módszer bármilyen típusú kazánra alkalmazható, tehát melegvizes, forró vizes vagy olajos kazánra is Égőteljesítmény Gázégők: mérjük meg teljes terhelésnél a gázfogyasztást egy mérési periódus alatt pl. 1 perc alatt a gázórán és extrapoláljuk az órás fogyasztást. Ellenőrizzük, hogy a gázóra a tényleges nyomásra van-e hitelesítve, ellenkező esetben a mért fogyasztást normál köbméterre kell átszámítani - l. az Éghető gázok fejezetet. Olajégők: Az olajáramlás mérése: teljes terhelésnél olajmérőórával vagy egy edényből egy mérési periódus alatt kiszívott mennyiség lemérésével. Figyelem! A fűtőérték kilogrammra vonatkozik. Ezért vegyük figyelembe a fajsúlyt: Égő teljesítménye: olajfogyasztás (1/h) x fajsúly x fűtőérték Olajáram kiszámítása: nyomásporlasztásos égőknél az égőteljesítmény a fúvókaméretből és az olajnyomásból számítható. Ez a számítás viszonylag pontatlan, úgyhogy a mérést előnyben kell részesíteni. A fúvókaméretet többnyire US gallon/h-ban adják meg, 100 PSI = 3.79 l Égő teljesítménye kw-ban = 14.4 x fúvóméret gall/h-ban x olajnyomás (bar) Példa: fúvóka : 4.5 gall/h, olajnyomás: 17 bar. Égőteljesítmény = 14,4 x 4,5 x 17 = 267 kw Veszteségek A következő veszteséggel kell számolni: FÜSTGÁZVESZTESÉGEK: ez az a hőmennyiség, ami a füstgázmaradék hőjével, valamint a nem tökéletes égés miatt veszendőbe megy. Számítása az ÖNORM M 7510 vagy pedig a következő képlettel történik: Füstgázveszteség = k x t A -t R CO 2 ahol t A = a füstgáz hőmérséklete C-ban t R = helyiség hőmérséklete C-ban CO 2 = a füstgáz CO 2 tartalma (%) k = fűtőanyag-állandó: fűtőolaj: 0.60 városi gáz: 0.45 földgáz: 0.47 propán: 0.51 bután: 0.53 Példa: a fűtőanyag: földgáz (k=0.47), t A= 190 C, t R =25 C, CO 2 =9% Füstgázveszteség = 0.47 x = 8.6% 9 15/37.oldal

16 3. TÜZELŐANYAGOK, HATÁSFOK SUGÁRZÁSI VESZTESÉG: a kazán hősugárzása Különböző pontokon mérjük meg a felületi hőmérsékletet és a hasonló hőfokú területeket fogjuk össze. Kisugárzás %-ban = összegezett felület (m2) x sugárzási èrtèk (W / m2 C) x (t0 - tr) = ègõ teljesítmèny (Watt) ahol t 0 = felületi hőmérséklet C-ban t R = helyiség hőmérséklete C-ban sugárzási érték W/m 2 C-ban: 100 C felületi hőmérsékletig = 14 W/m 2 C 150 C körül = 18 W/m 2 C 200 C körül = 22 W/m 2 C Példa: 6m 2 felület kb. 80 C, 1m 2 kb. 150 C, égőteljesítmény 267 kw 6x14 x( 80-25) + ( 1x18 x( ) ) Kisugárzás = x 100 = 2.6% x 10 Az eredő hatásfok (éves hatásfok) számításokhoz még az alábbiakat is figyelembe kell venni: SEGÉDBERENDEZÉSEK: a segédberendezések, ún. égőmotor, szivattyúmotor, olajelőmelegítő, vezérlés, stb. energiaigénye. Rendszerint a névleges teljesítmény 1-2%-a. FELFŰTÉSI VESZTESÉG: az a hőmennyiség, ami a kazán felfűtéséhez szükséges. Ez a hőmennyiség a kazánban tárolódik, de felhasználni nem lehet. Rendszeres felfűtés esetén gyakran jelentős tényező. Felfűtési veszteség (%) = Példa: napi felfûtési idõ (h) x 100 napi üzem óra (h) x kihasználási fok Napi felfűtési idő: 20 min=0.33 h, napi üzemóra: 8 h, kazán kihasználási foka átlagosan 60%= x100 Felfűtési veszteség = = 6.9 8x /37.oldal

17 3.3. A számítás menete 3. TÜZELŐANYAGOK, HATÁSFOK Példa Az égő teljesítménye 100,00% 100,00% Füstgázveszteség -...% -8,60% Kisugárzás -...% -2,60% Üzemi hatásfok =...% 88,80% Segédberendezések (az égő teljesítményének 1-2%-a) -2,00% -2,00% Felfűtési veszteség (%) -...% -6,90% Összhatásfok (éves hatásfok) =...% 79,90% A kazán hasznos teljesítménye= Üzemi hatásfok = égőteljesítménye x x Gőztermelés = = 237 kw = 359 kg/h hasznos teljesítmény =...kw =...kg/h gőz (a 0,66-os érték kb. 88 C-os tápvízhőmérséklet mellett érvényes) 17/37.oldal

18 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA 4.1. Kiindulás meglévő gőzkazánokból A kazán műszaki adatai a kazánkönyvből vehetők ki. Mivel azonban az öreg kazánok gyakran már nem adják le a névleges teljesítményüket, jobb a kazán teljesítményét újra meghatározni: Ha vannak emissziós mérési adatok: Példa: az emissziós jegyzőkönyv szerint a tüzelőanyag hőteljesítmény 450 kw, a hatásfok 82% 450 kwx0.82=369 kw/0,6=kb. 600 kg/h gőztermelés (1 kg/h gőz=kb. 0,6 kw) A kazán teljesítmény számítása füstgázjellemzőkből: Szükséges adatok: Gázégő: gázfajta, gázfogyasztás (teljes terhelésnél), füstgázhőfok, füstgáz CO 2 -tartalma, helyiség hőmérséklete Olajégő: (nyomásporlasztásos): fúvókaméret, olajnyomás, füstgázhőmérséklet, helyiség hőmérséklete, a füstgáz CO 2 -tartalma. A pontos számítás menetéhez vegyük tekintetbe a Fűtőanyagok fejezetet. Az adatokat Önök is megadhatják nekünk és mi elvégezzük a számítást. Teljesítmény meghatározása fűtőfelületből: (Csak kazánteljesítmény becslésére szolgál) Kazán típusa Gőztermelés kg/h fűtőfelület m 2 -ként Keresztcsöves kazán Vízteres kazán (régi) Háromhuzamú kazán (új típus) táblázat: Fűtőfelületek 4.2. Teljesítmény számítása a gőzfogyasztók alapján Alapfeladat: Gyártóművi adatok beszerzése: A legjobb a berendezések gyártójának gőzfogyasztásra vonatkozó adatait figyelembe venni. Vegyük tekintve az egyidejűségi tényezőt: Ne adjuk össze a gőzfogyasztókat, hanem vegyük figyelembe az egyidejűségi tényezőt. Hány gőzfogyasztó van egyidejűleg üzemben? Csökkenthető-e a maximális gőzigény a gőzfogyasztók tervszerű, időben eltolt bekapcsolásával? Ha több gőzfogyasztó gőzigénye teljesen véletlen (pl. egy vasalóüzemben 20 vasalógépnél) akkor az összes vasaló véletlenszerűen bekövetkező egyidejű 18/37.oldal

19 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA bekapcsolása (egyidejűségi tényező 1) természetesen nem zárható ki, de nagyon valószínűtlen. Hogy mennyire valószínű egy ilyen eset, azt egyszerűsített feltételekre a valószínűségszámítással lehet ábrázolni. A következő táblázat megmutatja, hogy az üzemidő 95%-ában milyen egyidejűségi tényezővel lehet boldogulni. GF 95 egyidejűségi tényező = az idő 95%- ában legfeljebb a GF 95 x gépek száma van egyidejűleg bekapcsolva (A binominális elosztás alapján számolva) Mit jelent ez? Lássunk példákat! Össz üzemidő p 0 = bekapcsolási időtartam p 0 = 2 p 0 = 5 p 0 = 10 n=azonos gépek száma n=5 0,8 0,5 0,4 n=10 0,7 0,4 0,25 n=15 0,65 0,35 0,2 12. táblázat: egyidejűségi tényezők 1. Példa: Egy mosodában 10 egyforma mosógép üzemel. Ezek mosási ideje=20 perc. Ezalatt a 20 perc alatt viszont a lúg fűtéséhez csak 4 percig van gőzre szükség. Ezért p 0= 20/4=5. A gőzszükséglet gépenként 50kg/h, számuk n=10. A táblázatból kapjuk, hogy n=10-nél és p 0= 5-nél a GF 95 értéke 0.4. Azaz az üzemidő 95%-ában a gépeknek legfeljebb 40%-a igényel egyidejűleg gőzt. Csak az idő maradék 5%-ában van a gépeknek több, mint 40%-a bekapcsolva. Ezért a nap 95%-ában a maximális gőzigény óránként csak 50 kg/h x 10 gép x 0.4 (GF 95 )=200 kg/h. Ha másfelől csak egyszerűen összeadjuk az összes gépet, óránkénti 5 x 10=500 kg/h gőzigényt kapunk, amire azonban ténylegesen csak az üzemidő 5%-ában van szükség. Tehát ebben az esetben egy 500 kg/h teljesítményű kazánra ténylegesen a munkaidő 5%- ában nincs szükség és az idő 95%-ában egy 200 kg/h-s kazán is elegendő lenne! Mivel a gyakorlatban az idők és gépek nem pontosíthatók ilyen jól, ez a példa inkább csak demonstrálni akarja, milyen könnyen túl lehet méretezni egy berendezést, ha csak egyszerűen összegezzük a fogyasztókat. Több gépet ellátó berendezéseknél ökölszabályként jól bevált a 0.7-es egyidejűségi tényező. 2. Példa a gyakorlatból Egy textilüzem gőzigénye Fűtés: 500 kg/h Festő: napi 2xgőzlökés 2x600 kg/h (=2 festőkád, 20 perc időtartam Különböző gépek: 650 kg/h Ha az összes gőzfogyasztót összegeznénk, 2350 kg/h gőzigény adódik. Ténylegesen azonban elegendő lett egy fele ekkora teljesítményű kazán, az alábbi intézkedések révén: - a két festőkádat nem egyidejűleg kapcsolják be - a festőkádak felfűtése alatt a fűtést tápláló gőzvezetéket mágnesszelepen keresztül fojtják, ami a lomha fűtési rendszernél 20 perc alatt nem játszik gyakorlatilag szerepet. Ezért tehát elegendő egy 600 kg/h teljesítményű kazán (1 festőkád) és egy további 650 kg/h teljesítményű különböző kis fogyasztókhoz, ezt 0.7-es egyidejűségi tényezővel számolták összesen 1055 kg/h + biztonsági pótlék= 1200 kg/h! A berendezés kifogástalanul üzemel. 19/37.oldal

20 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA A gépek hulladékhője = fűtés! Példa: egy üzemcsarnokban a gépek gőzigénye 300 kw. A csarnok fűtésére a számítás 450 kw hőigényt adott. Mármost teljesen hibás megoldás lenne a gépek és a fűtés céljára egy 750 kw-os kazánt beállítani. Hiszen a gépek hulladékhője (hőveszteség) az esetek többségében a helyiségben marad és a fűtést segíti. Elegendő tehát a kazánt a két fogyasztó közül a nagyobbra, tehát 450 kw-ra méretezik. Vegyük figyelembe a felfűtési igényt Sok gépnél nagy a felfűtési igény (pl. palackmosógépek, fűtés). Ezt megfelelő módon vegyük fegyelembe. Pl. felfűtési igény 20 kg gőz 20 perc alatt=60 kg/h-s kazán-teljesítményt igényel. Csökkentsük a csúcsterhelést Lehetőség szerint csökkentsük a csúcsterhelést a termék vagy az adalékanyagok előmelegítésével, közbenső tárolók beépítésével a bojlerban és hasonló módokon úgy, hogy a tényleges munkafolyamat hőigénye csökkenjen. Alapvetően törekedjünk csúcsterhelés csökkentésére azzal, hogy A nagy gőzfogyasztókat időben eltolva kapcsoljuk be, a terméket előfűtjük és közbenső tárolást biztosítunk a rövid felfűtési idők helyett, a kazánt előbb indítjuk és előfűtjük. Az ciklusonkénti fogyasztás nem óránkénti fogyasztás! A ciklusonkénti fogyasztási adatokat gyakran összetévesztik az óránkénti igénnyel. Ezért számoljuk át azokat óránkénti teljesítményre: mosási műveletenkénti 5 kg gőz, óránkénti 3 mosási művelet esetén 15 kg/h szükséges gőzteljesítményt ad. A gőzfogyasztás mérése Egy gép gőzfogyasztásának mérésére elegáns lehetőség a kondenzvíz mennyiségének mérése: vezessük egy edénybe a kondenzátumot - a kondenzmennyiség l/h-ban gőzmennyiség kg/h-ban. Hozzá kell adnunk még kb. 10%-ot az utángőzölgési veszteség miatt. Vigyázat: Forrázásveszély! Ez a mérés természetesen indirekt gőzfogyasztókra érvényes, azaz ahol a termékbe vagy a szabadba nem kerül gőz, hanem kondenzátumként teljes mennyiségben visszanyerik. 20/37.oldal

21 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA 4.3. Hőtechnikai alapértékek Fajhő/sűrűség Folyékony anyagok Fajhő [W/kg C] Sűrűség [kg/l = t/m 3 ] Víz és hasonló folyadékok, mint italok, tej, lúgok, hígított tejföl, cukoroldat, vér 1,2 [W/kg C] 1 Glicerin 0,67 [W/kg C] 1,26 Alkohol 0,7 [W/kg C] 0,79 Fűtőolaj 0,56 [W/kg C] 0,84 Szilárd anyagok Vas 0,13 [W/kg C] 7,86 Cement 0,2 [W/kg C] 0,8 1,9 Fa (szárított) ca. 0,7 [W/kg C] 0,5 0,8 Viasz 0,8 [W/kg C] 1 Gáz, levegő ca. 0,4 [W/Nm 3 C] 13. táblázat: fajhő értékek Fűtőfelületek hőátadása (fémesen tiszta fűtőfelületek) kw/m 2 C gőz - nyugalmi állapotú víz gőz - áramló, forrásban lévő víz 2-3 gőz - áramló levegő 0.03 víz - gőz táblázat: hőátadási tényezők Szigetelőanyagok k hővezetési tényezője W/m C-ban styropor 0,03 levegő 0,03 ásványgyapot 0,04 üveges tégla 0,3-0,5 heraklyth 0,08 tömör tégla 0,7 forgácslap 0,15 beton 0,8-1,5 fa 0,1-0,2 samott táblázat: hővezetési tényezők Átadott hőmennyiség W-ban = k x felület m2 - ben x hõfokülönbség C szigetelõ anyag vastagsága m - ben 21/37.oldal

22 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA Példa: 15 cm ásványgyapottal (k=0.04) szigetelt tartály, amelynek felülete 23 m 2, belső hőfoka 140 C, külső hőmérséklet 20 C. Átadott hőmennyiség= 0,04 x 23 m 2 x ( C)/0,15=736 W Hővesztési tényező többrétegű szigetelésnél: 1 = összes szigetelõ anyag vastagsága m - ben k eredõ k egyenként Példa: mekkora a hővesztési tényező egy 30 cm vastag betonból (k=1.0) és 5 cm vastag ásványgyapotból (k=0.04) álló falnak? 1 k eredõ = 0. 3 m = 1, k eredő = 1/1.55 = W/m 2 C Figyelem! Mivel itt már beszámítottuk a szigetelés vastagságát, erre már nincs szükség az átadott hőmennyiség számításánál és a képlet így módosul: átadott hőmennyiség W-ban=k (eredő) x felület [m 2 -ben] x hőfokkülönbség [ C-ban] Fémes felületek hőátadása levegőnek, belső térben, sugárzással, áramlással: 100 C felületi hőmérsékletnél 14 W/m 2 C 150 C felületi hőmérsékletnél 18 W/m 2 C 200 C felületi hőmérsékletnél 22 W/m 2 C (A) képlet A felfűtés hőigénye W-ban mennyiség (kg) x hõfoknövekedés x fajhõ (W / kg) = kívánt felfûtési idõ (h) Példa: szigeteletlen fémtartályban 1.2 m 3 vizet 10 C-ról 90 C-ra kell felhevíteni 0,5 h alatt. A tartály felülete 6 m 2, legalacsonyabb helyiség-hőmérséklet 5 C 1200kgx( C) x12. = W = 230kW = 383 kg/h gőz 0. 5h ezen kívül fedezni kell a tartály hőveszteségét: szigeteletlen tartály, azaz külső hőmérséklet = belső hőmérséklet! 22/37.oldal

23 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA (B) képlet Sugárzási veszteség W-ban = felület (m 2 ) x hőfokkülönbség ( C) x sugárzási érték = = 6 m 2 (90-5C) x 14 W/m 2 C = 7140 W = 12kg/h gőz Teljes gőzigény tehát: biztonsági tartalék = 450 kg/h Ha ugyanezt a tartályt 5 cm-es ásványgyapottal (k = 0.04) szigeteljük, akkor a hőveszteségre a szigetelőanyag hővezetési tényezője lesz mértékadó (l. fent): Leadott hőmennyiség = = 0.04 x 6 m 2 x (90-5 C) / 0.05 x 408W k x felület m2 - ben x hõfokkülönbség szigetelés vastagsága m - ben = Útmutatás Mikor számolunk a k-értékkel (hővezetési tényező), és mikor a hőátadással? A hőveszteség szempontjából az a hely a mértékadó, ahol a leghosszabb a hőátadás. Ha van valamilyen szigetelés, akkor ez a szűk keresztmetszet, ami a hőátadást annyira lefékezi, hogy az összes egyéb tényező (mint pl. a hőátadás a tartály és a levegő között) a gyakorlatban elhanyagolható. A hőátadást ezért ebben az esetben a szigetelés k-értéke határozza meg. Szigeteletlen tartályoknál vagy készülékeknél a hőátadás szűk keresztmetszete két anyag között van, pl. a fémlap és a levegő között. Ebben az esetben a hőátadási tényezővel számolunk Fűtés (Helyiségfűtés) A gőzfűtést rendszerint csak különleges esetekben alkalmazzák helyiségek fűtésére. A helyiség fűtését és a melegvíztermelést általában külön kazánokkal biztosítják. A gőz alkalmazása ugyanis általában csak ott ésszerű, ahol a gőz nagy hőmérsékletére valóban szükség van. Helyiség fűtése gőzkazánból ezért csak akkor jön szóba, ha 1. a technológiai gőzigény időben pontosan egyezik a fűtési hőigényszükségletével. Azaz csarnokok fűtésénél (léghevítők, bordáscsövek) esetleg irodáknál (itt feltétlenül melegvizes hőcserélők!). ÉS: ha a fűtés hőigénye a teljes gőzigényhez képest viszonylag alacsony. Tehát: ha a fűtés gyakorlatilag csak úgy mellesleg megy. 2. Vagy pedig kényszerűen akkor, ha meglévő gőzfűtési berendezéseket csak drágán lehet melegvízre átállítani. Az alábbi iránymértékek csak a nagyságrend becslésére szolgálnak és semmi esetre sem pótolhatják a fűtéstervező szakszerű hőszükségletszámítását! 23/37.oldal

24 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA Fűtési hőigény Irodák vagy lakóhelyiségek: régi épületekben: 0,06 kw/helyiség légköbméter új épületekben (hőszigetelt, szig. Ablak) 0,035 kw/helyiség légköbméter üzemi épületek (munkahelyiségek) m 3 fölött 0,035 kw/m 3 jó szigetelés esetén 0,025 kw/m 3 Figyelem: a gépek hővesztesége ebből levonandó! Meglévő fűtési rendszereknél a szükséges fűtőteljesítményt a meglévő fűtőtestekből is számolhatjuk: gőzfűtésű radiátor 1,5 kwh/m 2 fűtőfelület forró vizes radiátor (90 C-os víznél) 0,5 kwh/m 2 fűtőfelület gőzfűtésű bordáscső Átmérő d = 50 mm 0,6 kw/m csőhossz Átmérő d = 100 mm 1,2 kw/m csőhossz gőzfűtésű cső 0,01 kw/m 2 fűtőfelület és C hőfoklépcső léghevítő 0,03 kw/m 2 fűtőfelület és C hőfoklépcső 1 kg gőz = kb. 0,6 kwh = kb. 500 kcal Ez a segédlet lelkiismeretesen, de kötelezettség nélkül tájékoztat! 4.5. Tájékoztató értékek különböző gyártási műveletek igényére A megadott értékek irányértékeknek tekintendők. Lehetőleg törekedni kell a gépek gyári fogyasztási adatainak beszerzésére. A különböző ipari tevékenységekre CERTUSS rendelkezik részletes adattáblázatokkal, ezek szükség esetén megkérhetők. SÜTÖDÉK, KENYÉRGYÁRAK Kemencék és kelesztő szekrények fűtése és gőzölése: Lehetséges nagyságrend: Kemencék Kelesztő szekrények BETONÜZEM (transzportbeton, panelgyártás) a gyártótól kell feltétlenül beszerezni az adatokat kb kg/h gőz kb. 25 kg/h gőz bar kb. 80% kondenzátum A meleg beton csökkenti a kötési időt és télen is lehetővé teszi a gyártást. Lehetőségek: A. Az adalékanyagok (kavics és víz) melegítése. Gőzigény kb. 50 kg gőz/m 3 beton. A kavics fűtése gőzlándzsával vagy gyűrűs égővel a silóban, a víz előmelegítése 60 C-ra bojlerben történik. A gőznyomás 6 bar, a kondenzátum mennyisége kb. 10%. Ha a közvetlen gőzölés miatt nem 24/37.oldal

25 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA kívánatosan sok víz (kondenzvíz) kerül az adalékanyagokba, alkalmazhatunk forró levegőt, vagy közvetett silófűtést. Kérje meg az erre vonatkozó részletes anyagainkat. A beton vízigénye a beton minőségétől függően kb l/m 3. B. Betonelemek gőzölése a formákba épített fűtőregiszterekkel. A gőzszükséglet kb. 210 kg gőz/ m 3 beton, osztva a kívánt kiszáradási idővel. Példa: egy 80 m 3 -es betonelemet 12 óra alatt kell kiszárítani. Kazán teljesítménye: 80 x 210/12 = 1400 kg/h gőz Kondenzátum: 100%, gőznyomás 3-8 bar. C. A kész betonelem közvetlen gőzölése, pl. ponyva alatt, kivitelezhető, de csak nagy veszteséggel. A kisebb méretű elemeknél kedvezőbb szárítókamrát vagy szárító alagutat alkalmazni, ahol is az elemek C-on és szabályozott nedvességtartalom mellett száradnak. Direkt gőzölésnél a kondenzátum mennyisége 0%. A forma olajjal történő fűtése kedvezőtlen, mert a nagy hőmérsékletek helyi túlhevüléshez és repedésekhez vezethet. D. A direkt keverékfűtés gőzbesugárzással inkább problematikus (fúvókák eltömődése, rövid keverési idő = kényes folyamat, ahol kis eltérések is zavart okozhatnak). Feltétlenül részesítsük előnyben az A. módszert. HENTESÜZEMEK, KOLBÁSZGYÁRAK Fűtőkamrák, kocsiként: Forrázóüst GALVÁNÜZEM Galvanizálókád fűtése: ITALGYÁRTÁS Palackmosógép: Szűrők gőzölése: Sörfőzőüst: Szeszfőzde: Cefrefőzés, pasztörizálás: GUMI- ÉS MŰANYAGIPAR Prés fűtése: Stiropohabok: kg/h gőz 6 bar kondenzátum 70% A. képlet; mennyiség = térfogat fajhő = 1,2 W/kg C A. képlet; fajhő = 1,2 W/kg C + a kád sugárzási vesztesége B. képlet szerint A. képlet; mennyiség = híg mennyiség Fajhő = 1,2 W/kg C, ebből adódik a felfűtési igény. Üzemben ennek csak 1/3-a szükséges kg/h gőz, kb. 2 bar 150 kg/h fűtőfelület - m 2 -ként 0.4 kg gőz alkohol - literenként A. képlet; fajhő = 1,2 W/kg C gyártó adatai szerint lökésszerű terhelés! Általában gőztározó szükséges. Kérjen külön segédletet. 25/37.oldal

26 4. A GŐZSZÜKSÉGLET KISZÁMÍTÁSA FAFELDOLGOZÁS Fa hajlítása vagy szárítása zárt gőzölőkamrában: Igen csekély gőzmennyiség, csupán a gőzölőkamra sugárzási veszteségét kell fedezni, kb. 2 bar KONZERVGYÁR Pasztőrözés: A. képlet: fajhő = 1.2 W/kg C SZESZFŐZDE Gőzölők: hideg vizes előtéttel: 1200 kg gőz gabona-tonnánként forró vizes előtéttel: 900 kg gőz gabona-tonnánként DSA-eljárás (nyomás nélküli keményítőeljárás): 150 C-os víz kg gőz gabona-tonnánként 50 C-os víz kg gőz gabona-tonnánként Cefredesztilláció: 0,4 kg gőz alkohol-literenként MALMOK/VEGYESTAKARMÁNYÜZEMEK Takarmányprések: Liszt- és gabonaszárítás: 3-6 % gőz a takarmánytól függően. Vagyis óránkénti tonna takarmányhoz kb kg/h gőz szükséges. a szárító géptáblája szerint. TEXTILIPAR (RUHATISZTITÓK) MOSODÁK Nagy mosógépek: Kis mosógépek: Csőmosók: Desztillációs vegytisztító berendezés: Mángoló: Vasalógépek: Vasalók: Gőzőlőalagút: Foltkiszedő asztal: Vasalóbábu: Rotorkabinett: Szárító: A. képlet; mennyiség-lúgmennyiség fajhő = 1.2 W/kg C 1 kg gőz/ruha-kg (=mosott töltet) 0,5 kg gőz/ruha-kg 2 kg/h gőz/töltet-kg-ként, 4-5 bar 1 kg gőz ruha-kg-ként (teknőként kb. 150 kg ruha/h) kg/h gőz, 3-8 bar 2-6 kg/h gőz, 2-6 bar A gyártól kell informálódni! 10 kg/h gőz 30 kg/h gőz 25 kg/h gőz kb. 2 kg/h töltet-kg-ként 26/37.oldal

27 5. VÍZELŐKÉSZÍTÉS 5. VÍZELŐKÉSZÍTÉS Minden gőzkazán kezelt vizet igényel, mivel a vízben lévő anyagok az elgőzölgéskor a kazánban maradnak. Ebben a vonatkozásban a CERTUSS-kazánok viszonylag csekély követelményeket támasztanak a tápvízzel szemben. A fűtőfelület terhelése ugyanis alacsony és a pontosan kiszámított áramlás nem képez holt szögleteket, ahol a korróziót okozó anyagok nyugodtan tevékenykedhetnének. Normál esetekben a kazántápvíz előkészítő berendezések finomszűrőből, lágyítóból, gáztalanítóból és védő vegyszerek adagolójából állnak Vízlágyítók Keménységnek nevezzük a vízben lévő kálcium- és magnéziumvegyületeket. Ezek kellemetlen tulajdonsága, hogy hevítéskor mint tapadó kazánkő a felületen lerakódnak. A karbonátos keménység (KH) a szénsavas sókat öleli fel. Ezek már 60 C-on kőképződést okoznak, miközben szénsav szabadul fel. A nem karbonátos keménység (NKH) az összes többi keménység, ami nem szénsavhoz kapcsolódik. A nem karbonátos keménységet állandó keménységnek is nevezik, mivel csak a víz elgőzölögtetésekor, vagy igen nagy koncentrációban válik ki. A vízlágyítás ma már semleges ionkicserélőkben történik. Ezek rendelkeznek azzal a képességgel, hogy a vízben lévő keménységet okozó vegyületeket vízkövet nem képző sókká (konyhasóvá) alakítsák. A víz sótartalma tehát ebben az esetben ugyanakkora marad, csupán a keménységet okozó vegyületeket alakítják konyhasóvá. Ezzel szemben a teljes vagy részleges sótalanító berendezések kivonják a sókat a vízből. Ezáltal a víz arra törekszik, hogy ismét feloldjon anyagokat, vagyis agresszív lesz és ezért megfelelő vegyszerek adagolásával ismét semlegesíteni kell. Üzemzavarok vagy hibás beavatkozás nagy korróziós veszélyt jelentenek. Ezenkívül rendkívül magasak a beszerzési, kezelési és karbantartási költségek. Ezért ez az --elméletileg optimális- vízelőkészítés kis és közepes gőztermelő berendezések számára túlságosan drága, bonyolult és csak különleges alkalmazási célok esetén észszerű. A mágneses vízlágyítók (fizikai vízelőkészítők) a gőzkazánokhoz teljesen használhatatlanok. Háztartási célokra történő felhasználásra is eleve vitatják a szakvélemények ezeknek a készülékeknek a hatékonyságát. KEMÉNYSÉG-MÉRŐSZÁMOK 1 nk (német keménységi fok) = 10 mg/l CaO = 0,357 mval/l = 0,179 mmol/l Nemzetközileg elismert SI-mértékegység: 1 mmol/l = 5,60 nk Egyéb országokban: Franciaország: Anglia: USA: 1 f (francia keménységi fok) = 0,56 nk 1 e (angol keménységi fok) = 0,80 nk 1ppm (CaCO 3 )= 0,056 NK 27/37.oldal

28 5. VÍZELŐKÉSZÍTÉS Keménységi fokozatok: 0-7 nk = lágy víz 8-14 nk = közepes kemény nk = kemény 21 nk fölött = nagyon kemény Az 5 tényező, ami szükséges a megfelelő vízlágyítóhoz: A vízlágyító méretezéséhez a következő adatokra van szükség: nyersvíz legnagyobb keménysége (l. a 2-es pontot) a kazán napi üzemóraszáma, ill. hogy egy-, két vagy három műszakos üzemmódban dolgozik a kazán gőzterhelése a visszavezetett kondenzátum mennyisége a termelt gőz %-ában Ennek során feltétlenül vegyük figyelembe: 1. Teljesen értelmetlen a vízlágyításnál takarékoskodni A nem kielégítő vízelőkészítés lehetséges következményei biztosan többe kerülnek, mint egy gondosan méretezett vízlágyító. Éppen ezért ajánlatos a gőztermelő berendezésekhez és egyéb használati vízfogyasztókhoz mind külön vízlágyítót tervezni. 2. Először a Vízműveknél érdeklődjünk a víz legnagyobb keménysége iránt. Gyakran erősen ingadoznak pl. a téli/nyári érték, az eltérő vízhozam miatt. Nem elég tehát egyszer megmérni a nyersvíz keménységét, hanem meg kell tudni a lehetséges legnagyobb keménységet. 3. A vízlágyító típusának meghatározása Egy- és kétműszakos üzemben: egyszerű berendezés Három műszakos üzemben: váltakozva bekapcsolt berendezések Ezenfelül: - kemény víz esetén (15 nk fölött), vagy - alacsony kondenzvíz-visszatáplálásnál (50% alatt), vagy - kovasavtartalmú víznél (SiO 2 ) feltétlenül betervezendő egy utánkapcsolt védő-lágyító! Fogalmak: - egyszerű berendezés: a lágyítást egy vízlágyító végzi - váltakozva bekapcsolt berendezések: ez két, párhuzamosan kapcsolt vízlágyítót jelent. Ha az egyik lágyító kimerült, automatikusan a másikra kapcsolnak át. Ez az elrendezés ott szükséges, ahol folyamatosan kell lágy vizet szolgáltatni, nevezetesen a három műszakos üzemben. - védő-lágyító: problémás vizeknél a biztonság kedvéért egy második vízlágyítót is sorba lehet kötni. Ez védő-lágyítóként működik a keménység szélsőséges értékeinél, vagy az 1. sz. lágyító meghibásodásánál. A vízlágyító vezérlése: - félautomatikus: a regenerálást a kezelőszemélyzet indítja be. - idő szerinti vezérlés heti kapcsolóval. Gőzkazánokhoz nem felel meg. Csak háztartásokban és egészen kicsi berendezéseknél alkalmazható. - térfogat- vagy vízméréses szabályozás: a regenerálás egzakt módon a víz fogyasztás függvényében történik - erősen ajánljuk! - keménység alapján történő vezérlés: a regenerálást keménységmérő indítja. Elméletileg optimális, gyakorlatilag azonban túl bonyolult és a meghibásodásra inkább hajlamos, azonkívül nagyon drága. 28/37.oldal

29 5. VÍZELŐKÉSZÍTÉS 4. A szükséges kapacitásérték kiszámítása: Kapacitásérték ( nk x m 3 ) = N x max. nk x (kazánteljesítmény t/h - kondenzátumvisszatáplálás) Egyszerű berendezés, egy műszak: N = legalább 25 egyszerű berendezés, két műszak: N = legalább 50 Váltakozva bekapcsolt berendezés,vagy védő-lágyító: N = legalább 8 Ennél a számításnál a kondenzátum-visszatáplálást legalább 80%-osra vegyük. 5. A maximális. átfolyás ellenőrzése: Ellenőrizhető, hogy nem lépik-e túl a vízlágyítóra (a gyártó által) megengedett max. átfolyást. A legnagyobb átfolyás szempontjából két tényező mérvadó: Először: mekkora átömlést enged meg a vezérlőszelep jelentős nyomásveszteség mellett. Ezt az adatot csak a gyártó adhatja meg. Másodszor: mekkora a víz lágyításához szükséges tartózkodási ideje az ioncserélő anyagban. Erre kb. írható az alábbi összefüggés: átfolyás l / h - ban átfolyási szám = a vízlágyít ó kapacitásértéke Megengedett átfolyási szám: max. 20, rövid ideig ideális kb. 10 min nél kisebb ne legyen, mert különben néhány nk-kal felkeményedhet! Példa: 1. Ne takarékoskodjunk a vízlágyítónál. A gőztermelőknek tervezzünk külön vízlágyítót. 2. A nyersvíz max. keménysége: 17 nk, a kazán teljesítménye 1500 kg/h = 1,5 t/h Kondenzátumvisszatáplálás: 60% = 0,9 t/h, egyműszakos üzem. 3. Ennek alapján: egyszerű berendezés, lehetőleg térfogat-szabályozás, a nagy keménység miatt védő-lágyítót célszerű utánkapcsolni. 4. A Fő-vízlágyító kapacitása: 17x( )x25 = legalább 255 nkxm 3 a védő-vízlágyító kapacitása: 17x( )x8 = legalább 83 nkxm 3 5. Az átfolyás ellenőrzése: friss víz igény: 1.5 t/h-60% kondenzátum = 0,6 t/h = 600 l/h fő lágyító: 600/255 = 2.3 védő-lágyító: 600/82 = rendben! + ellenőrizendő a max. átfolyás a gyártóművi adatok alapján Sófogyasztás / takarékosság Az ún. takaréksózásnál a lágyítót kevesebb sóval regenerálják. Ezáltal csökken ugyan a kapacitás, de a sófogyasztás még erősebben csökken, úgyhogy lágyított víz-m 3 -ként kevesebb sóköltség merül fel. A gyártó által megadott kapacitásérték - ha más nem szerepel- mindig teljes mennyiségű sózásra vonatkozik. Ha pl. a lágyítót 2/3 sómennyiséggel regeneráljál, a kapacitás csak kb. 20%-kal csökken. Ez a lehetőség főként nagy vízigénynél alkalmazható, ahol a só ára jelentős szerepet játszik. Sófogyasztás kg-ban = W x keménység nk-ban x vízfogyasztás m 3 -ben W-0,08 teljes sómennyiségnél, W = 0,05 takaréksózásnál (-20% kapacitás) 29/37.oldal

30 5.2. Háztartási vízlágyítók 5. VÍZELŐKÉSZÍTÉS Háztartási célokra a vizet nem teljesen lágyítják, hanem a lágyítás után átlagosan ismét 5 NK-ra állítják be. Személyenként és naponta 150 literrel lehet számolni. A lágyítót higiénikus okokból legalább hetenként egyszer regenerálni kell Gáztalanítás / Tápvíztartály A vízben oldott oxigén és szabad szénsav a fémekre erősen agresszívak. Különösen veszélyes az oxigén, mivel mélyen hatol a fémbe (lyukkorrózió), míg a szénsav az anyagot teljes felületén támadja és ezért nem okoz olyan gyorsan károkat. A víz oxigéntartalma a hőfoktól függ: A vízben lévő oldott oxigéntartalom Hőmérséklet A víz oxigéntartalma [mg/l] 20 C 9,0 40 C 6,5 60 C 4,5 80 C 2,8 90 C 1, C 0,2 104 C 0,1 alatt 16. táblázat: A víz oxigéntartalma A vízben lévő szabad szénsavtartalom hasonló módon hőfokfüggő. Hevítéssel tehát a korróziós gázok kiűzhetők a vízből. Költség szempontjából tehát kedvező kombinálni a termikus gáztalanítást C-ok, valamint védővegyszerek adagolását a maradék oxigén és szénsav lekötésére. A fentiekkel ellentétben a termikus teljes gáztalanításnál a víz teljes oxigéntartalmát kihajtják nyomás alatti gáztalanítóban 104 C-ra történő hevítéssel. A berendezés- és energiaköltségek azonban itt igen magasak A tápvíztartály anyaga Kis kondenzátum-visszatáplálásnál és, ha a tápvizeknek fokozottan gőzmentesnek kell lenni, a tápvíztartálynak nemesacélból kell készülni. Egyébként: acéllemez-tartályt, ne használjunk, mert a teljesen lágy víz lebontja a horganyt és 65 C fölött is helyi elem képződéshez vezethet = fokozott korrózió! A tápvíztartály nagysága Kb. az óránkénti gőzteljesítmény 1/6-1/2 része legyen. Minél kevesebb kondenzátumot nyerünk vissza, annál nagyobbnak kell lenni, hogy a gázkiváláshoz szükséges tartózkodási idő biztosítva legyen. Néha még ma is óriási tápvíztartályokat ajánlanak. A számítási módszerek azonban még nem abból az időből származnak, amikor nehézkes vízkezelési eljárások miatt nagy vízkészletre volt szükség. Hála a biztos vízszolgáltatásnak és az egyszerű vízkezelési lehetőségeknek manapság már az ilyen 30/37.oldal