Valg af opvarmningsform : Hedtolie eller Damp ?
Er du i tvivl eller vil du blot vide lidt mere - så er her en introduktion. |
Mere om: HEDTOLIEKEDLER VARMOLIEKEDLER |
Mere om: DAMPGENERATORER DAMPKEDLER |
af Arvid Blom, Senioringeniør og Partner i AB&CO |
Vand og vanddamp har traditionelt været bredt anvendt som energi-bærende medier i både kraft- og varmeanlæg. F.eks. anvender kaftværker i såvel Danmark som den øvrige verden, herunder alle A-kraftværker, vanddamp til turbinerne der driver de store generatorerne. Også den gammeldags stempelmaskine til damp er blevet re-designet til at kunne bruges i forbindelse med el-produktion på CO2-neutrale brændsler.
FORDELE med Vand & Vanddamp Det er vigtig at slå fast at damp har nogle meget væsentlige og håndgribelige fordele også i forbindelse med procesopvarmning. Vand er som medium en af de mest effektive varmebærere der eksisterer, og i den tørmættede dampfase indeholder det ekstrem meget energi. Det er samtidig en meget effektiv varmeafgiver og varmemodtager karakteriseret med generelt høje varmeovergangstal ved faseovergange (fordampning og kondensering). Det betyder at varmeoverførende enheder kan blive meget kompakte.
ULEMPER med Vand & Vanddamp Men ved høje temperaturer kræver vand og tørmættet damp et tilsvarende højt driftstryk. På mange industrielle varmeanlæg er en meget høj temperatur på varmebæreren af afgørende vigtighed, da det sikre en høj intensitet og dermed ydelse på produktionsanlægget. Dette kan i praksis være meget dyrt og problematisk at etablere med vand og damp, netop pga. det deraf følgende høje driftstryk. Højtrykssystemer kræver beholdere , komponenter, armatur og rør i meget kraftig udførelse - og det kræver særlige forskrifter for konstruktion, anvendelse, pasning og vedligeholdelse.
Olie i stedet for Vand og Vanddamp
Et interessant alternativ til damp og vand er derfor hedtoliekedler der
som det varmebærende medium arbejder med en termisk olie, der mere
korrekt kaldes en varme-transmissions-olie (VTO).
FORDELE med VTO (Varmetransmissionsolie)
|
7)
Støjsvag -
ingen faseovergange
ULEMPER med Varmetransmissionsolie VTO Olie
skal betragtes som olie uanset hvordan den er tilpasset i
sammensætning inklusiv additiver. Risiko og
konsekvenser for brand er afgørende sikkerhedsforhold som man ikke
må gå på kompromis med. Typisk arbejder man med temperaturer over
oliens antændelsespunkt, så lækager med varm olie kan meget hurtigt
blive fatale. Der findes en række regler som man skal følge ift.
design af systemer, komponenter og dele, samt betjening og
vedligeholdelse.
Erfarne og professionelle fagfolk med ekspertise indenfor denne opvarmningsmetode
skal bør altid inddrages i udlægning af system, opsætning, indkøring og
undervisning. Derfor kan man argumentere at en af ulemperne er at
VTO-systemer blandt ingeniører, maskinmestre og teknikere er mindre kendte end fx. dampsystemer
.
Vigtighed af korrekt VTO Systemdesign
Design af
Hedtoliekedler Som standard er kedlerne forsynet med monoblok brændere til naturgas, fyringsolie, sværolie eller til kombinationer af disse. Alle VTO hedtoliekedler bliver afslutningsvis trykprøvet og funktionstestet.
Udover
standardudførelsen kan VTO hedtolie-kedler leveres i varianter,
eksempelvis :
|
Kedler og VTO-systemer (hedtoliesystemer) skal som udgangspunkt konstrueres og bestykkes iht. DIN 4754. Trykbeholdere iht. PED og typisk gældende EN standarder. Herudover følger man i Danmark den såkaldte Brandteknisk Vejledning Nr. 20 (den ratificerede udgave fra 2003 efter PED indførelse), med mindre man vælger at anvende sikkerhedsforskrifter der erstatter disse, hvilket er muligt iht. gældende regler. Temperaturgrænserne afhænger af de eksakte omstændigheder, men for at sikre en lang levetid på den termiske olie, bør temperaturen ligge moderat. På mineralsk olie er fremløbs-temperaturen typisk 280°C og returtemperatur 240°C. Dette temperatur-sæt kan i visse tilfælde sættes op til 300°C/260°C. Temperaturdifferencen på 40°C medfører et moderat flow. Til tider ønskes en temperaturdifferens på blot 20°C, hvilket giver dobbelt så stort flow med større rør i såvel kedlen og i systemet, samt dobbelt så store pumper, hvilket betyder at systemet alt andet lige blive noget mere bekosteligt. Hedtoliekedlen er, udover brænder og blæser, forsynet med bl.a. sikkerheds-udstyr, herunder termostater, flowkontrol samt brænderarmatur, overvågnings-udstyr, automatik samt styring for fx. sekvensopstart, indbygget i den påmonterede kontroltavle. Oliens cirkulation sikres med en speciel varmebestandig centrifugalpumpe, der placeres ved tilgang til kedlen det koldeste sted. Dette giver den mindste varmebelastning af pumpe og el-motor, samt følgelig også den mindste risiko for kavitation af pumpe (fordampning af oliebestanddele som følge af lavt tryk på pumpens sugeside). Pumper trykker således den termiske olie igennem kedlen og derefter ud til en eller flere forbrugere varmevekslere, forvarmere, valser, reaktorer, tanke, varmespiraler, ovne eller andet termisk udstyr. Fremløbstemperaturen på den termiske olie styres på hedtoliekedlen. Ved tendens til en vigende temperatur, vil brænderens kapacitets automatisk sættes op og dermed vil kedlen opretholde den konstante fremløbstemperatur. Det er vigtigt at understrege at fremløbstemperaturen ikke skal og heller ikke må sættes op eller ned afhængig af et ændret varmebehov ude hos forbrugeren. Det ville svare til at sætte spænding på en el-installation op fra 220V til f.eks. 270V, når man havde behov for mere strøm. En ændring i varmeydelse vil forekomme som følge af et ændret varmebehov ude hos forbrugerne. Det er derfor lokal at varmebehovet skal reguleres. Ændret varmebehov bliver typisk opfanget af en temperaturtransmitter, der vil registrerer en temperatur på forbrugeren der adskiller sig fra et på forhånd bestemt temperatur set-point. Når dette sker vil
der komme et signal til f.eks. en 3-vejs
reguleringsventil (volumenregulering) der ændrer den del af den termiske olie, der går
gennem forbrugeren, og den del der går uden om samme (by-pass af samme). Specielt for hedtoliesystemer er det vigtigt med en effektiv udluftningstank, eftersom ilt med tiden kan ødelægge oliens termiske egenskaber. Tanken anvendes endvidere til at afkoge flygtige gasser og vanddamp. Endvidere forefindes på systemet en sikkerhedsventil, der ved fejlagtig afspærring på strengen kan trykudligne til pumpens sugeside. Systemet er bestykket med specielt armatur og rørføring, der er temperatur- og oliebestandigt samt 100% tæt i godset. Derfor bruges som minimum sejjern GGG40.3 eller stålstøbegods til armatur, og altid kun de helt lukkede såkaldte bælgsæde ventiler. Hedtoliesystemet projekteres i høj grad efter de faktiske omstændigheder, - med en gennemtænkt rørføring med anvendelse af bl.a. kompensatorer og flex-slanger, der kan optage de termiske udvidelser og vibrationer, og kun svejste eller flangede samlinger.
Eksempel med opvarmning af procesluft Skal hedtoliesystemet anvendes til opvarmning af procesluft, er forbrugeren en såkaldt hedtolie-kalorifer eller varmeflade. Dette er en varmeveksler der ofte består af en hedeflade af glatte rør eller af specielle ribberør, der bestryges udvendig af procesluften, og indvendig gennem-strømmes af VTO. Løsningen med ribberør anvendes for at få en rimelig kompakt og økonomisk størrelse på kaloriferen. Såfremt der anvendes ribberør med ribber af aluminium, sikres vederhæftigheden af aluminiumsfinnerne med de såkaldte compound finnerør, der er fremstillet som et aluminiumsrør (kappe) ekstruderet udenpå et stålrør - hvorefter finnerne drejes op af aluminiumsrøret. Dermed bliver kontaktfladen mellem aluminium og rustfrit stål hele rørets hhv. indvendige og udvendige overflade. Pga. de store termiske udvidelser konstrueres varmefladen med moduler á max. 3 rørrækker, med vendekammer i hver ende - hvoraf det ene vendekammer er "flydende" i kanaltværsnittet, dvs. at rørene kan udvide sig uden at forårsage kritiske spændinger. |
||||||||||||||||
|