194377. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és szerkezet szénhidrogéntüzelésű gőzkazánok rendellenes üzemelésből származó sérüléseinek, valamint hatásfokromlásának megakadályozására
1 A találmány tárgya eljárás szénhidrogéntüzelésű, főként füstcsöves vagy láng- és füstcsöves gőzkazánok rendellenes üzemelésből, nevezetesen víz fogyásból tűztértúlterhelésből vagy utóégésből származó károsodásainak, sérüléseinek vagy szélső esetben robbanásának, valamint hatásfokromlásának megakadályozására, továbbá szerkezet az eljárás foganatosítására. A szénhidrogéntüzelésű gőzkazánok üzemeltetési előírásainak egyik alapkövetelménye a folyadékszinthatároló vagy más néven vízőr alkalmazása. A folyadékszint-határoló feladata az, hogy reteszeken leállítsa a gőzkazán égőjét, ha a gőzkazán vízszintje a megengedett érték alá csökken. Gyakorlati tapasztalatok szerint azonban mégis évente számos súlyos kazánsérülés következik be a vízőrök működésképtelenné válása miatti víz fogyás következtében. A működésképtelenséget elsősorban a vízőr belső felületeire rakódó szennyeződések (vízkő, iszap, sólerakódás) miatti beszorulás vagy fennakadás, illetve más mechanikus hiba idézi elő. Az elégtelen működés rendszeres karbantartás ellenére is bekövetkezhet, de mivel ez kívülről nem észlelhető, a működési elégtelenség minden esetben váratlanul következik be, amit ilymódon a kezelő személyzet nem, vagy csak rendkívül ritkán képes idejében érzékelni. A vízőrök működésképtelenné válása a legkülönbözőbb típusú szerkezeteknél is előforult már. A váratlanul bekövetkező tűztértúlterhelés (pl. rossz égőbeállítás vagy égőteijesítmény-megfutás miatt) vagy az utóégés (a füstjáratokban lerakodott éghető anyag begyulladása) is hasonlóan súlyos sérülést okozhat, de jelenleg ezek hatása ellen védelmi berendezés alkalmazását még semmiféle szabvány vagy szabályzat nem írja elő, így ilyennek az alkalmazására illetve felszerelésére még nem is került sor. A víz fogyásnál, tűztértúlterhelésnél vagy utóégésnél bekövetkező kazánsérülések szélsőséges megnyilvánulása a kazánrobbanás, ami a kazán megsemmisülésén túl egyéb jelentős anyagi károsodásokat is okoz, sőt hatáskörzetében az ott tartózkodók életét is veszélyezteti, így kárhatása felmérhetetlen. A találmány alapvető célja az említett veszélyeztető helyzetek megelőzése, illetve megakadályozása, A találmány annak felismerésén alapul, hogy a vízőr működésképtelenné válást követő víz fogyás során az úgynevezett tűzvonalát érintő legfelső füstcső vagy esősor hűtése a nedves gőz és a hullámzó kazánvíz hűtőhatása miatt nem szűnik ugyan meg, de jelentős mértékben csökken, aminek egyenes következményeként a füstcső falhőmérséklete fokozatosan emelkedik, de ennél nagyobb mértékben növekszik a rajta átáramló füstgáz kilépő hőmérséklete. Mivel a füstcső felső ívszakaszának 20—40%-os túlmelegedése ipari kazánoknál a többszörös túlméretezettség miatt csupán elhanyagolható szilárdságcsökkenést okoz, ugyanakkor a füstcsőből kilépő füstgáz legalább ilyen mértékben bekövetkező hőfokemelkedese szokványos eszközökkel nagy üzembiztonsággal érzékelhető, így a vízőr működésképtelenné válása miatti vízlefogyás még a veszélytelen kezdeti szakaszban a füstgázhőmérséklet hirtelen emelkedése alapján egyértelműen észlelhető és lehetőséget nyújt az időben történő beavatkozásra. így például valamely alkalmas reteszadó hőmérsékletérzékelő segítségével a beállított kritikus határhőmérséklet érzékelésekor a kazán égője reteszeken leállítható, megszüntetve ezzel a további vízfolyás miatt a kazán anyagára már veszélyes falhőmérséklet kialakulásának a lehetőségét. 2 Mivel a veszélyes tűztértúlterhelés és az utóégés ugyancsak a füstgázhőfok gyors emelkedését eredményezik, így az ezen üzemelési rendellenességekből fakadó sérülések is megakadályozhatók a vízfogyás hatását érzékelő reteszadó működésbe lépésével. A kazánok üzemeltetésének további alapvető problémája a hatásfok romlása a fűtött felületek szennyeződése miatt. Ideális kazánhatásfok csak tiszta kazánnal érhető el, azonban a kazánok állapota megfelelő műszerezettség és jól képzett fűtők híján nem tartható megfelelő szinten. Ugyanakkor még szűkebb szakmai körökben sem tisztázott, hogy minek a figyelembevételével, illetve mikor kell házilagos vagy vegyszeres kazántisztítást végezni. A becslésen alapuló döntések miatt szélsőségesen nagyok a szórások. Általában elmaradnak a házilagosan is elvégezhető tisztítások, tetemes energiaveszteséget okozva. Ugyanakkor a túl korán vagy túl későn elvégzett vegyszeres tisztítások további energiaveszteséget, illetve többletköltséget okoznak, ezért a találmány további célja a kazántisztítás optimális idejének meghatározása. A találmány ezzel kapcsolatos, alapvető felismerése az, hogy a füstgázhőmérsékletnek a fűtött felületek elszennyeződéséből adódó lassúütemű emelkedéséből messzemenő következtetéseket lehet levonni a kazántisztítás optimális időpontjára vonatkozóan. A találmány által megoldandó feladat tehát olyan megoldás kidolgozása gőzkazánok rendellenes üzemelésből származó sérüléseinek illetve hatásfokromlásának megakadályozására, amely a füstgázhőmérséklet-emelkedést megfelelő helyen és kellő időben érzékeli és ennek alapján lehetővé teszi a veszélyhelyzet megszüntetését, illetve a megfelelő kazánállapot biztosítását. A kitűzött feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a füstjárat végtartományában folyamatosan ellenőrizzük a füstgázhőmérséklet változását és a füstgázhőmérséklet hirtelen vagy lassú változásának függvényében avatkozunk be a kazán üzemeltetésébe. A rendellenes üzemelésből származó károsodás elkerüléséhez füstcsöves vagy láng- és füstcsöves gőzkazánoknál a füstgáz hőmérsékletét a füstjárat utolsó huzamához tartozó, a gőzkazán tűzvonalát érintő legfelső füstcső végtartományában folyamatosan érzékeljük és a füstgázhőmérséklet hirtelen, °K/perc nagyságrendű változása esetén egy előre beállított határhőmérséklet elérésekor a kazán égőjét reteszelve leállítjuk. Á kazán víz- és tűzoldali felületei elszennyeződésének hatására a távozó füstgázhőfok emelkedik, majd a kazántisztítás hatására visszaáll, így az elkerülhetetlen hőfokváltozás miatt a homérsékletérzékelő megszólalási határhőmérsékletét szükség szerint át kell állítani. Ezért ái találmány értelmében célszerű, ha a legfelső füstcső végtartományában a füsthőmérséklet folyamatos érzékelése mellett egy maximumielzős hőmérő maximumjelzőjének időszakos leolvasásával folyamatosan figyelemmel kísérjük: az ott jelentkező maximális füstgázhőmérséklet lássú, °K/hét nagyságrendű változását és ennek alapján a reteszelési határ hőmérséklet értékét szükség szerint módosítjuk (növeljük). Ezen belül a reteszelési határhőmérsékletnek a maximális füstgázhőmérséklet lassú növekedése következtében szükségessé váló növelését fokozatonként, célszerűen 30 °K-os hőmérséklet-ugrásokkal végezzük. A kazánüzem gazdaságosságának megállapításához 194.372 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
