200227. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés kényszeráramú forróvizes hőtermelő, vagy hőátvivő berendezések kilépő hőmérsékletének korlátozására
1 HU 200227 A 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés kényszeráramú forróvizes hőtermelő, vagy hőátvivő berendezések kilépő hőmérsékletének korlátozására. Ismeretes, hogy a forróvíz hőhordozó közegű hőtermelő és hőátvivő berendezések, pl. forróvízkazánok, hőhasznosítók, hőcserélők stb. védelmi funkcióinak kialakítása során több követelménynek kell eleget tenni. Például a dobbal nem rendelkező kényszeráramlású forróvízkazánok, ilyenek pl. a PTVM, a KVGM stb. kazánok, kimenő forróvízhőmérsékletét megbízható működésű hőmérséklethatárolóval kell védeni, mely a tüzelést a beállított hőmérséklet értéknél automatikusan megszünteti. Általában e védelem mellett további védelmi reteszfeltételek is szükségesek, melyek közül a leggyakoribbak a maximális forróvízoldali nyomásról, a minimális forróvízoldalt nyomásról, valamint a minimális főági forróvízáramról való automatikus tüzelésleállítás, hogy a hőtermelő vagy hőátvivő berendezés és a hozzá kapcsolt rendszer a tervezett üzemállapotok között maradjon, a berendezés és/vagy rendszerelemek tönkremenését megakadályozzuk. A hazai és nemzetközi gyakorlatban ezeket a védelmeket veszélyességük miatt hatósági előírások szabályozzák. Ilyen védelmeket ír elő pl. Magyarországon az Energiafelügyelet 406/2/76 számú határozata, vagy az NSZK-ban a Technische Richtlinien für Dempfkessel stb. Ismeretes továbbá az is, hogy a hőtermelő és hőátvivő berendezéseket gyakran ún. recirkulációs kapcsolással építik meg és üzemeltetik, vagyis a felmeiegített víz egy részét visszavezetik és a hidegebb frissvízzel keverik, hogy a berendezésbe belépő víz hőmérsékletét egy meghatározott érték felett tartsák és ily módon a berendezés korrózióvédelmét és megfelelő élettartamát, és egyes esetekben a szilárdsági méretezéskor megszabott paramétereket ki lehessen elégíteni. Az Ismert megoldások hátránya, hogy magas forróvíz hőmérséklet esetén a védelem gyakran nem állítja le a tüzelést, mert az ismert hőmérséklet védelmek nagy holtidővel és nagy időállandóval működnek, a kazánlwtn lévő forróvíz hőmérséklete pedig gyakran — például kis frissvízáram és nagy recirkulációs áram, valamint nagy hőbevitel esetén — gyorsabban emelkedik, mint ahogy az említett hőmérsékletvédelem a tüzelést leállítani képes volna. Ebben az esetben se a vélelem, sem az az elégtelen főágí forróvízáram nem állítja le a tüzelést, mert a kazánban az előírt vízáram például a recirkuláció révén, rendelkezésre áll, azonban inár a kazánba belépő víz hőmérséklete is magas, miáltal nem biztosított a kazán kellő hűtése. A belépő víz hőmérsékletének figyelése és védelmi reteszként való alkalmazása természetesen szintén szóba jön, de ez a védelem ugyanazokkal a hátrányokkal rendelkezik, mint a kilépő hőmérsékleti védelem. Ilyen esetekben a kazánban a hőmérséklet meg nem engedett érték fölé emelkedik, megindul a gőzképződés és ennek hatására a nyomáscmelkedés. A megemelkedett nyomás hatására nyitnak a fedővédelemként működő biztosító szelepek, vagy ha a kazán ezzel nem rendelkezik, akkor az ezt helyettesítő forróví/.oldali maximális nyomásvédelem állítja le a tüzelést. Az ismert védelem ilyen működése azonban kétségessé teszi az előírt hőmérsékletvédelem megbízhatóságét, az egész rendszer állagát kockáztatja, vagy felesleges és drága szilárdsági túlméretezd kíván meg, annak érdekében, hogy a berendezés és a kapcsolt rendszer a forróvíz elgőzolgéséből, majd az ezt követő kavitációból, gőzösszeomlásból származó többletigénybevételeket is károsodás nélkül elviselje. Célunk, hogy találmányunk útján olyan kapcsolási elrendezést javasoljunk, amely biztosítja, hogy a hőtermelő vagy hőátvivő berendezés kilépő hőmérsékletvédelme megbízható, azaz minden üzemállapotban működőképes legyen. A találmányunk szerinti megoldás azon a felismerésen alapszik, hogy a hőtermelő vagy hőátvivő szerkezet dinamikai változásait egy késleltető tartály alkalmazásával oly módon hozzuk összhangba a hőmérsékletvédelmek dinamikus paramétereivel, hogy a hőtermelő vagy hőátvivő szerkezet dinamikai paramétereit mindig lassabbra választjuk, mint a bőmérsékletvédelem paramétereit. A hőtermelő vagy hőátvivő szerkezet dinamikai jellemzőit egy, vagy több a rendszerbe iktatott, tárolóként működő késleltető tartállyal lassítjuk. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés kényszeráramú, forróvizes hőtermelő és hőátvivő berendezések kilépő hőmérsékletének korlátozására, ahol a főági kimenő vezeték a főági bemenő vezetékhez recirkulációs vezetékkel és recirkulációs szivattyúval csatlakozik. A berendezés főági kimenő vezetékébe hőmérsékletkorlátozó van beiktatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés újdonsága abban van, hogy a berendezésnek főágából és recirkulációs ágból álló áramkörbe egy vagy több áramlást késleltető tartály van beiktatva. A találmány szerinti megoldás legfontosabb előnye, hogy a hőtermelő vagy hőátvivő berendezés tetszőleges, akár szélsőséges üzemviteli állapotában is biztosítja, hogy a hőmérsékletvédelem gyorsabban működjék, mint a berendezésben a lehetséges legkisebb frissvíznél és maximális höbevitelnél jelentkező hőmérsékletemelkedés. Ezzel megbízhatóan elkerülhető a forróvíz elgőzölgése és az ezzel járó veszély. A legszélsőségesebb esetben, nulla frissvízáram mellett a recirkulációs ágon a főággal azonos áram alakul ki és a hőtermelő vagy hőátvivő berendezésbe a maximális hőbevitel történik. A hőtermelő vagy hőátvivő berendezés ilyen esetben mintegy „helyben jár", külső frissvizet nem kapva a főágból és recikulációs ágból álló körben a hőmérséklet igen gyorsan nő és a hőmérséklethatárolók jelentős holt idővel és nagy időállandóval terhelve nem tudják a hőbeviteli ill. tüzelést kellő időben leállítani. A találmányunk szerinti késleltető tartály a különböző telepítési és üzemviteli helyi viszonyokhoz célszerűen illesztve, biztosítja, hogy a hőtermelő vagy hőátvivő berendezés olyan késleltetéssel kapja vissza a recirkulációs vizet, hogy a hőmérséklet védelem legyen relative mindig gyorsabb működésű. a késleltető tartályt célszerű réteges tárolóként kiképezni, melybe az állatában melegebb víz felül lép be és a sűrűségkülönbség hatására többnyire rétegződés jön létre. A kazán felé menő áramot célszerűen a tartály aljából vezetjük el, biztosítva ezzel, hogy az adott helyzetben a rendelkezésre ál-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
