ZAMKON. ZALETY TECHNICZNE ODWADNIACZA TERMOSTATYCZNEGO ZAMKON TYPU ZTB (technologia MIYAWAKI) Waldemar Zamczewski Tomasz Hadam

Transkrypt

1 ZAMKON ZALETY TECHNICZNE ODWADNIACZA TERMOSTATYCZNEGO ZAMKON TYPU ZTB (technologia MIYAWAKI) Waldemar Zamczewski Tomasz Hadam Kędzierzyn Koźle 2010

2 DOBÓR ODPOWIEDNIEGO ODWADNIACZA Przy wyborze odpowiedniego rodzaju odwadniacza do danej instalacji popełnia się szereg istotnych błędów. Pomocny będzie wykres KRZYWEJ PARY NASYCONEJ z naniesionymi wykresami pracy poszczególnych rodzajów odwadniaczy. Bezwzględnie najwyŝej oceniane są odwadniacze pływakowe, zarówno odwadniacze pływakowe dzwonowe jak i odwadniacze z pływakiem zamkniętym. Ich praca otwórzzamknij praktycznie pokrywa się z krzywą nasycenia pary. Oba typy odwadniaczy pracują bez tzw. spiętrzenia kondensatu, a więc odprowadzają cały kondensat z układów grzewczych. Temperatura [C] Krzywa nasycenia pary wodnej i pracy poszczególnych odwadniaczy Ciśnienie [bar] Krzywa nasycenia pary wodnej Krzywa otwarcia odwadniaczy pływakowych i dzwonowych Krzywa otwarcia tradycyjnych odwadniaczy bimetalowych Krzywa otwarcia odwadniacza ZTB (przykładowe ustawienie) ODWADNIACZE TERMOSTATYCZNE Z FUNKCJĄ USTAWIANIA TEMPERATURY PRZECHŁODZENIA KONDENSATU. Przez wiele lat na rynku polskim były stosowane odwadniacze termostatyczne-bimetalowe, które miały fabryczną nastawę 10 30K poniŝej krzywej nasycenia pary. Po zdemontowaniu pokrywy moŝna zmniejszyć stopień przechłodzenia, bardzo uwaŝając aby nie przesunąć nastawy w zakres pary a więc powyŝej krzywej nasycenia. Zwiększenie stopnia przechłodzenia kondensatu było niemoŝliwe. Odwadniacze ZTB posiadają moŝliwość regulacji temperatury odprowadzanego kondensatu, odpowiednio do wymaganych warunków (w zakresie pomiędzy 50 o C a 200 o C). Funkcja ta pozwala ustawić odwadniacz w taki sposób, aby upuszczał kondensat o zadanej temperaturze, nie tylko w ściśle określonych warunkach np.: 30 o C poniŝej krzywej nasycenia

3 Przykład: Wymagana temperatura utrzymania medium w rurociągu technologiczny wynosi 80 o C Para dostępna na instalacji P= 7 bar T= ok. 165 o C Tradycyjny odwadniacz bimetaliczny z nastawą fabryczną na PARA PARA Para 7 bar (ok 165 C) Rurociąg ogrzewany PARA PARA PARA PARA Minimalna temperatura medium 80 C 155 C 145 C 135 C 125 C 115 C KONDENSAT 100 C Odwadniacz z ustawioną temperaturą przechłodzenia 100 C przechłodzenie od 10 o C do 30 o C poniŝej krzywej nasycenia upuszczałby kondensat o temperaturze około 130 o C przyczyniając się jednocześnie do większego zapotrzebowania na energię potrzebną do wytworzenia pary. Odwadniacze typu ZTB mogą zatrzymać kondensat spiętrzając go w parogrzejce biernej, a czasem w końcowym biegu czynnej, co oszczędza nam energię potrzebną do wytwarzania pary, oraz pozwala efektywniej wykorzystać ciepło przenoszone równieŝ przez kondensat. Pozostawiony w parogrzejce czynnej kondensat nie jest rzeczą nieefektywną, pod warunkiem iŝ ma on temperaturę która umoŝliwi ogrzanie medium w rurociągu do zadanej temperatury. Oferowany przez firmę ZAMKON odwadniacz ZTB (technologia MIYAWAKI) pozwala na uzyskanie większego przechłodzenia kondensatu, ale co najwaŝniejsze wielkość przechłodzenia moŝna ustalić w czasie normalnej pracy instalacji. Odwadniacza tego nie trzeba wyłączyć z ruchu ale moŝna ustawić pod pełnym ciśnieniem pary. Ten zwiększony zakres przechłodzenia występuje w pełnym zakresie ciśnienia roboczego. JAK DZIAŁA TAKI ODWADNIACZ? Odwadniacze ZTB działają wg Systemu SCCV tzn. Self Closing and Centering Valve System, (technologia Miyawaki) czyli samozamykający i samocentrujący system zaworowy. System stosowany od kilkudziesięciu lat w przemyśle światowym, sprawdził się rewelacyjnie. ZTB9 Zasada działania systemu SCCV Miyawaki (Japan) Wolne osadzenie zaworu we wsporniku zaworu dzięki temu uzyskano dokładne zamykanie zaworu w środku gniazda zaworu ZTB7 Centrowanie Wychwycenie i wytłumienie ruchu zamykającego zaworu w kierunku gniazda zaworu poprzez spręŝynę i płytkę zaworu w specjalnie obliczonej komorze kontrolnej Regulowanie Poprzez specjalnie obliczony skok zaworu, zawór dociskany jest do gniazda zaworu w ostatniej fazie zamykania wyłącznie poprzez prędkość przepływu kondensatu. Łagodne zamykanie Bimetal Trzon zaworu Gniazdo Odwadnianie bez strat pary SpręŜyna Zawór Wspornik - 3 -

4 1. Przy rozruchu, spręŝyna dociska wspornik zaworu do góry. Bimetal jest płaski. Zawór jest całkowicie otwarty i zimny kondensat moŝe bez przeszkód odpływać. 2. Wraz z pojawieniem się gorącego kondensatu, bimetal ulega odgięciu. Połączony z bimetalem trzpień dociska wspornik zaworu w dół. Zawór przemieszcza się równieŝ w dół. 2. Zarówno zawór, jak i otwory w elemencie wodzącym nad gniazdem zaworu są jeszcze całkowicie otwarte, tak, Ŝe kondensat moŝe bez przeszkód odpływać 3. Wspornik zaworu zamyka częściowo otwory w elemencie wodzącym poprzez gniazdo, tak, Ŝe ilość odpływającego kondensatu ulega znacznej redukcji. Równocześnie zawór poruszający się w kierunku gniazda zmniejsza wielkość otworu w gnieździe. W ten sposób kondensat dłuŝej pozostaje w temperaturze zbliŝonej do temperatury nasycenia pary w zakresie bimetalu i ciepło moŝe być efektywniej przenoszone na bimetal 3. Podczas dalszego wzrostu temperatury na poziom zbliŝony do ustawionej temperatury, bimetal ulega dalszemu odkształceniu. Wspornik zaworu przemieszczany jest wraz z zaworem dalej w kierunku gniazda zaworu. 4. JeŜeli występuje niewielka ilość kondensatu, to temperatura w odwadniaczu osiąga wartość temperatury ustawionej. Wspornik zaworu zamyka otwory elementu wodzącego. Zawór zamyka równocześnie gniazdo. Swobodnie przemieszczający się zawór we wsporniku zaworu wycentrowany zostaje dokładnie do środka gniazda na skutek właściwości przepływu kondensatu. Unika się w ten sposób jednostronnej erozji. NAJWAśNIEJSZE ZALETY ODWADNIACZA ZTB. 1. Bardzo długa Ŝywotność w porównaniu z innymi odwadniaczami dzięki: usunięciu jednostronnego obciąŝenia, co pozwoliło na radykalne zmniejszenie zuŝycia zaworu i gniazda redukcji sił zamykających do minimum, co pozwoliło na minimalne zuŝycie elementów wewnętrznych. 2. Absolutnie wykluczone są straty pary tzw. przelotowej w pełnym zakresie ciśnień. Odwadniacz jest całkowicie paroszczelny (zwrot paroszczelny stosowany w technice parowej po raz pierwszy uŝyty prze z firmę ZAMKON) 3. Ustawiając wartość przechłodzenia kondensatu na temperaturę znacznie niŝszą niŝ temperatura nasycenia eliminujemy równieŝ moŝliwość powstawania uderzeń wodnych. Uderzenia wodne w okolicach odwadniacza powstają w momencie kiedy do zamkniętego odwadniacza napływa kondensat, standardowy odwadniacz termostatyczny, którego krzywa zamknięcia jest trochę poniŝej krzywej nasycenia, upuszcza kondensat pozostawiając zaledwie kilka centymetrów spiętrzonego kondensatu który nie chroni przed uderzeniami wodnymi. Dzieje się tak dlatego iŝ bezwładność bimetalu wpływa na wydłuŝenie czasu zamykania zaworu. Odwadniacz ZTB pozostawia większą poduszkę wodna która chroni odwadniacz przez fatalnymi skutkami uderzeń wodnych. RównieŜ ciągłość odprowadzania kondensatu jest w tym przypadku bardzo istotna. Odwadniacze pracujące z duŝą częstotliwością otwierania i zamykania upuszczają kondensat partiami. Sprzyja to szybszemu wychładzaniu kondensatu za odwadniaczem, a w przypadku ujemnych temperatur nawet zamarzaniu. MoŜna by powiedzieć, Ŝe odwadniacz ZTB upuszcza kondensat ciągłym strumieniem, takŝe przy zmianach ciśnienia, co zapobiega ewentualnemu zamarznięciu za odwadniaczem. Mówiąc o zmianach ciśnienia mamy na myśli dopuszczalne wahania - 4 -

5 występujące na instalacji. Ze spadkiem ciśnienia np.: o 50% (z10 bar do 5 bar) moŝe sobie nie poradzić większa część odwadniaczy termostatycznych. Jednak na ewentualność tak duŝego spadku ciśnienia w instalacji nie mógłby sobie pozwolić zespół projektujący instalację zasilania sieci parogrzejek w parę. WYSTĘPOWANIE ZANIECZYSZCZEŃ Odwadniacze ZTB posiadają ciekawie rozwiązany filtr zanieczyszczeń o bardzo duŝej powierzchni filtracji. JeŜeli typowy filtr typu Y posiada przekrój czynny filtra 8 10mm, to filtr ZTB ma rozbudowany filtr o kilkadziesiąt razy większej powierzchni filtracyjnej. Oznacza to, Ŝe filtr w odwadniaczu ZTB wymaga czyszczenia kilkadziesiąt razy rzadziej niŝ filtry typu Y, a i okresy międzyprzeglądowe są kilkadziesiąt razy dłuŝsze. RównieŜ czyszczenie filtra jest niezwykle proste, wygodne i trwa kilka minut. zawór kierunek przepływu kierunek przesuwania zaworu kierunek przepływu gniazdo System CSSV zastosowany w odwadniaczach ZTB na tle domykania zaworu zwrotnego w innych odwadniaczach polecanych do instalacji ogrzewania towarzyszącego prezentuje się o wiele lepiej. Kierunek przesuwania się zaworu w stronę gniazda jest taki sam jak kierunek przepływu kondensatu, co widać na rysunkach powyŝej. W odwadniaczach z zaworem zwrotnym kierunek przesuwania zaworu w stronę gniazda jest przeciwny do kierunku przepływu kondensatu (rysunek obok), co w końcowej fazie zamykania zaworu moŝe sprzyjać zablokowywaniu się drobnych zanieczyszczeń (szczególnie w pierwszych tygodniach pracy instalacji) pomiędzy zaworem a gniazdem, powodując nieszczelności. RównieŜ sztywne prowadzenie zaworu moŝe przyczynić się do jednostronnej erozji zaworu bądź gniazda. W odwadniaczach typu ZTB zainstalowana dodatkowo spręŝyna tłumi siły, które dociskają zawór poprzez odgięcie bimetalu w kierunku gniazda zaworu. Skok zaworu został tak obliczony, aby osiągnięte zostało optymalne zamykanie. Wahliwie prowadzony zawór zostaje w końcowej fazie zamykania dokładnie wycentrowany do środka gniazda, unika się w ten sposób jednostronnej erozji. ZAWÓR ZWROTNY W ODWADNIACZACH STOSOWAĆ CZY NIE STOSOWAĆ? Wiele firm sprzedających odwadniacze oraz zajmujące się projektowaniem systemów ogrzewania towarzyszącego na rynku polskim zaleca stosowanie w systemach ogrzewania satelitarnego odwadniaczy z zaworem działającym równieŝ jako zawór zwrotny. Zawór taki działa jak zawór zwrotny jedynie w przypadku kiedy za odwadniaczem ciśnienie kondensatu jest wyŝsze niŝ ciśnienie pary. W takim przypadku kondensat dociska zawór do gniazda powodując jego zamknięcie. Niedopuszczalnym jest zaprojektowanie tak systemu ogrzewania towarzyszącego aby ciśnienie kondensatu za odwadniaczem było wyŝsze niŝ ciśnienie pary w parogrzejce (a takim argumentem się wspierają). W opisanym przypadku zawór zadziała jak zawór zwrotny, a skroplony kondensat zawodni całą parogrzejkę przed odwadniaczem. Podczas projektowania instalacji ogrzewania towarzyszącego naleŝy zwrócić szczególną uwagę na wysokość podnoszenia kondensatu celem odprowadzenia go do głównego kolektora. Wysokości te powinny być na tyle niskie aby para którą dysponujemy na instalacji była w stanie podnieść kondensat na Ŝądaną wysokość. Eliminując w ten sposób problem podnoszenia kondensatu stwierdzić moŝna iŝ funkcja zaworu zwrotnego nie jest w niczym potrzebna, podnosi ona jedynie koszty związane z zakupem odwadniaczy z funkcją zaworu zwrotnego. Przypadkiem kiedy zawór zwrotny w odwadniaczu moŝe przysporzyć nam wiele problemów jest uŝywanie takich odwadniaczy w systemach ogrzewania parowego, w których ciśnienie nominalne pary jest niskie. JeŜeli w obrębie stacji jeden czy dwa tradycyjne odwadniacze termostatyczne w miarę zuŝycia zaczną przepuszczać parę, wywoła to wzrost ciśnienia za odwadniaczami. WyŜsze ciśnienie po stronie kondensatu uruchomi nam w pozostałych odwadniaczach funkcję zaworu zwrotnego i wszystkie odwadniacze zostaną zamknięte, powodując spiętrzenie kondensatu w parogrzejkach. Dokładając do tego niską temperaturę - 5 -

6 otoczenia oraz nieizolowany odwadniacz dojdzie najprawdopodobniej do zamarznięcia spiętrzonego kondensatu w parogrzejce oraz w odwadniaczu. DEMONTAś POKRYWY DemontaŜ pokrywy odwadniacza ZTB jest niezwykle prosty i wygodny. Pokrywa, która posiada dodatkowe prowadzenie odkręcana i dokręcana jest jednym ruchem klucza. Przy wymianie moŝna zastosować indywidualnie wykonaną uszczelkę, jeŝeli nie mamy uszczelki fabrycznej. W czasie dokręcania uszczelka jest dociskana równomiernie na całej powierzchni, co pozwala na uniknięcie wydmuchiwania uszczelki. REGULACJA ODWADNIACZA (ZMIANA NASTAWY) Międzynarodowe koncerny narzucając odpłatne serwisowanie (ustawianie, regulacja odwadniaczy przez swoich inŝynierów), kwestionują fachowość polskich słuŝb utrzymania ruchu. MoŜliwość dowolnej nastawy przechłodzenia w odwadniaczach typu ZTB, oraz stosunkowo łatwy dostęp do śruby regulacyjnej wcale nie musi oznaczać niekorzystnych zmian przez osoby nieuprawnione. Odwadniacze wchodzące w skład instalacji grzania parowego pracują na obiektach na które wstęp mają jedynie przeszkoleni pracownicy. Kadra obsługująca tego typu instalacje to wyspecjalizowani inŝynierowie i nie moŝe tutaj być mowy o tym, iŝ tak wykształceni ludzie bez przyczyny mogą przestawić bądź rozregulować śrubę regulacyjną. Prawdopodobieństwo przypadkowego rozregulowania odwadniacza typu ZTB jest takie samo jak zmiana nastawy zaworu redukcyjnego wchodzącego w skład stacji redukcji pary. Firma ZAMKON dostarczając klientowi odwadniacz oferuje równieŝ raz w roku bezpłatny pomiar działania odwadniaczy oraz jeŝeli to konieczne regulację. UŜytkownik nigdy nie zostaje sam z odwadniaczem. Nasi wyspecjalizowani inŝynierowie zawsze są gotowi doradzić, pomóc w róŝnych przypadkach. KRÓTKIE UWAGI O OGRZEWANIU TOWARZYSZĄCYM (SATELITARNYM) Przy projektowaniu i wykonywaniu systemów ogrzewania towarzyszącego naleŝy pamiętać, Ŝe odwadniacz dzwonowy jest najlepszym do stosowania w kaŝdym zakresie ciśnienia. W szczególności przy ciśnieniu pary poniŝej 3 4 bar, ZAMKON jako pierwsza firma w Polsce moŝe poszczycić się kompletnym wykonaniem parowego ogrzewania towarzyszącego (projekt termodynamiczny, wykonawczy, dostawa urządzeń, montaŝ) Pierwsze instalacje wykonano Rok 1997 Węglopochodne Sp. z o. o. Kędzierzyn Koźle. Rok 2004 Zakłady Chemiczne Police Wydział Syntezy Mocznika. Rok 2005 Rafineria Trzebinia Instalacja Hydrorafinacji Wosków. Rok 2008 Petrochemia Blachownia Kędzierzyn Koźle Destylacja Ekstrakcyjna Aromatów. Rok 2008 LOTOS Biopaliwa Czechowice Dziedzice Rok 2009 LOTOS Serwis Gdańsk (interconnections) Rok 2009 Grupa LOTOS SA instalacja CDU/VDU w ramach programu 10+ (listy referencyjne prześlemy na Ŝyczenie) - 6 -