|
Er du i tvivl om hvornår man vælger det ene eller det anden type
industrielle dampanlæg, - så kan du med fordel læse nedenstående
introduktion. For der er en forskel på de to kedeltyper,
og de har hver deres
FORDELE & ULEMPER som skal vurderes under hensyn til de faktiske
forhold. |
Damp til Procesopvarmning Siden forrige århundrede har damp været anvendt som varmemedium i industrien. I dag anvendes tillige andre medier og her kan specielt fremhæves varmetransmissionsolie (VTO) som bruges i hedtolieanlæg, hvor man i modsætning til damp trykløst kan opnå driftstemperaturer helt op over 300°C. I sammenligning med damp har varmetransmissionsolie såvel stærke som svage sider ift. damp. Dampens umiddelbare fordele som varmebærer, samt det faktum at damp-teori i dag er langt mere beskrevet og implementeret i de tekniske uddannelser end det er tilfældet for f.eks. varmetransmissionsolier, - gør at damp stadig er dominerende til procesopvarmning i industrien - og sådan vil det formentligt være mange år frem. I denne tekst vil alene forhold omkring damp blive behandlet, mens sammenligning
med
hedtolie behandles i en separat teknisk
redegørelse.
Teorien bag
Dampopvarmning
Dette fremgår i teorien indenfor termodynamikken, hvor varmeovergangen
(varmetransmissionen) følger følgende
udtryk: Q = k · T (diff) · F
Ikke kun T (diff) er høj for damp
(dvs. forskellen mellem dampens temperatur og temperaturen på det
medium der skal opvarmes) - også k-værdien er høj. For damp overfører varmen
effektivt under både fordampning og kondensering. Man kan omvendt
udlede at damp i denne faseændring ikke behøver så
meget T(diff) og heller ikke overførende areal (F) til en given kapacitet.
Dampen er her kendetegnet ved at have et generelt højt
varmeovergangstal i forhold til cirkulerende medier f.eks.
termisk olie
(varmetransmissionsolie)
eller tryksat vand over 110°C (såkaldt hedtvand). Endvidere kan følgende andre fordele nævnes i forbindelse med procesopvarmning med damp:
Valg af dampanlæg
Hvis man således har valgt at skulle anvende damp til opvarmning, vil
det være fornuftigt lige at
sondere mulighederne med alternative dampkedelanlæg.
Du kan gå direkte til sammenligningstabel mellem de to kedeltypers HELT KONKRETE FORDELE OG ULEMPER, men i det efterfølgende er kedeltyperne beskrevet hver for sig, herunder de grundlæggende forskel i design og egenskaber.
Dampkedlen
|
Disse røgrørskedler har et meget stort tryksat volumen af fødevand og damp. Som 3-træks kedler har de generelt høje virkningsgrader, mens 2-træks kedler af denne type har en noget lavere virkningsgrad. Speciel høje virkningsgrader opnås når de leveres med economisere (røggaskølere) der reelt forøger kedlens totale hedeflade. Det betyder at røggassen her køles, og samtidig forvarmer fødevand, spædevand og/eller en ekstern varmebærer til andre formål (kombinationer med sidstnævnte kan oftest give den højeste totale virkningsgrad).
Den Elektriske Dampkedel
Fordelene ved at bruge
dampkedlen ift. dampgeneratoren - uanset om det er elektrisk dampkedel
eller røgrørs dampkedel - er først og fremmest forbundet med det faktum
at dampkedlen indeholder en meget stort mængde fødevand der ligger på
kogepunktet (fordampningstemperaturen) og dermed har et meget stort
energiindhold. En anden fordel som dampkedlen har er muligheden for
at arbejde med lave arbejdstryk fx. under 3 bar, hvor dampen har et relativt stort
specifikt volumen. Dampen fylder derfor meget og kræver store dimensioner i de dampførende rør.
Fordi der således er erkendt visse ulemper med den klassiske
røgrørs dampkedel der i sidste ende medføre nogle økonomiske
konsekvenser - så er varianten
dampgeneratoren udviklet til de mindre kapaciteter hvilket typisk under 3000 kg damp pr. time.
Nye skærpede regler der specielt
sigtede på de konventionelle dampkedler (røgrørskedler) og de
elektriske dampkedler blev taget i brug
i fuld skala i de respektive EU-lande mellem 2000 og 2010 -
og omhandler i væsentlighed krav omkring design.
Bundrammeløsning
med dampkedel, fødevandstank, bundudblæsningstank og |
Særlige Regler i Danmark Det er vigtig at vide, at der faktisk i Danmark gælder en bagatelgrænse for opstilling og pasning af dampkedler, der betyder at hvis ingen rørdimension overstiger DN32 (mm) så skal enheden ikke klassificeres som en dampkedel med alle de krav det medfører. Dampgeneratorer til Danmark kan således konstrueres så de falder helt udenfor gældende regler for opstilling (ingen krav om kedelrum med flugtveje, ingen opstillingsgodkendelse m.v., - og heller ingen krav om vedligeholdelse og uddannelse af autoriserede kedelpassere.
Det er dog kun få fabrikater af dampgeneratorer, der undgår alle krav, da de gældende undtagelser,
baseret på såkaldt nationale regler, i sagens natur er anderledes i andre lande
- og derfor også i andre Skandinaviske lande inkl. Norge og Schweiz. Der
findes derfor
Dansk fremstillede dampgeneratorer der er tilpasset i konstruktionen så de
falder udenfor reglerne for de klassiske dampkedler. De skal dog som
alle andre maskiner følge maskindirektivet og andre regler fx.
omkring brændere, røggasemission osv.
Dampgeneratorens Design
Ligesom den klassiske røgrørs-dampkedel er
dampgeneratoren opbygget
som en komplet og selvovervågende enhed med brænder, pumper, styreskab samt
en række sikkerhedsfaciliteter, der dog
ikke er så omfattende i omfang som den konventionelle dampkedel pga. det meget lille vand- og dampvolumen
i rør med små dimensioner. Der er for dampgeneratorens vedkommende
som førnævnt ingen
risiko for fatale
dampeksplosioner. De har ikke det store dampvolumen. De
er meget kompakte og prisbillige i de mindre
størrelser, men er knap så kompakte og billige i de større
modeller.
Man kan også med
fordele overveje at kombinere dette med at
indsætte en
dampbuffer der vil give dampgeneratoren
det store vandvolumen som dampkedlen har: Dampkedlen efter røgrørs-princippet har som førnævnt en naturlig dampbuffer pga. det store vand- og
dampvolumen. For at opnå den samme buffervirkning på en dampgenerator, indsætter
man fra tid til anden en trykholdeventil og en buffertank. Dermed
holdes et givent tryk i dampgeneratoren og der opnås samme
bufferfunktion som den klassiske dampkedel. Denne løsning kan
tilpasses den aktuelle situation, men beslutning om
dampbuffer behøver man først tage når man har konstateret at der
faktisk er behov for en
buffer. I 90% af alle kedelinstallationer er en dampbuffer dog ikke nødvendig.
Modulopbyggede Standardkedler |
|||
|
|
||
Fokus på : |
Konventionel dampkedel Røgrørstype |
Dampgenerator Vandrørstype |
Typiske Anvendelsesområder |
Kedelhuse og kedelcentraler Unik til turbinedrift (overhedet damp)og fyring med fastbrændsel (biobrændsel, kul o. lign.) Kapaciteter oftest over 2.000 kg damp pr. time og op til meget store dampanlæg og kedelcentraler. I nogle tilfælde går disse modeller ned til 500 kg/t med olie/gas-brændere (se nednfor). Driftstryk typisk ikke over 20 bar. L-DJ med vendeflammeprincip et eksempel på et økonomisk dampkedel der dækker kapaciteter helt ned fra 50 kg og op til 5.000 kg damp pr. time, udviklet til at dække små dampbehov uden damp-generatorens begrænsninger mht. "Driftsforhold og -variationer" (se nedenfor). |
Decentrale dampforsyninger og mindre
dampforbrugere.
Kapaciteter på 100 - 2.000 kg damp pr. time. I nogle tilfælde op over 3.000 kg/t. Driftstryk helst ikke under 4 bar (dampen fylder for meget) - til gengæld ikke nogen øvre grænse (leveres op til 190 bar). Kan ikke bruges til fremstilling af overhedet damp til turbinedrift. Kan ikke fyres med fast affald i selve kedlen, men kan leveres som røggaskedel og med separat udmuret forbrændingsdel med nødvendige fastbrændsel faciliteter. |
Dimensioner | Ofte meget store enheder pga. det relative store vand- og dampvolumen. |
Typisk små dimensioner og kompakt design
op til 2.000 kg/t - en
af dampgeneratoren helt store fordele. Model L-DT er et eksempel på en økonomisk dampgenerator der i øvrigt kan leveres lodret og ligge vandret afhængig af de aktuelle pladsforhold, og som sammenbyggede enheder fx. som containerløsning. |
Anlægspris |
Relativ dyre ved kapaciteter under 1.200 kg damp
pr. time og billigere ved kapaciteter over 4 - 5.000 kg damp pr.
time.
Væsentlig dyrere til høje damptryk.
|
Des lavere dampkapaciteten er des billigere
bliver dampgeneratoren. Over dampmængder på 2000 kg/time er der ingen
prisfordel ved at bruge en dampgenerator. Pris på dampgenerator er næsten den samme uanset driftstryk. |
Driftsøkonomi |
Dampkedler har lidt bedre brændstoføkonomi ved kontinuerlig
drift. Dette afhænger dog af flere forhold og mulige tilvalg af
driftsbesparende foranstaltninger. Røgrørskedler er uegnet som meget overdimensionerede og til til periodevis dampforbrug. Her ser man at den totale virkningsgrad (nyttiggjort energi med dampproduktion ift. optaget energi med forbrug af fx. gas) over en periode kan være ned til 30%. Selvom den øjeblikkelige virkningsgrad er høj (dvs. lav røggastemperatur), bliver den akkumulerede virkningsgrad meget lav pga. stilstandsperioder, opstart og nedlukningsperioder uden netto ydelse. Driftsøkonomi kan generelt forbedres på olie/gas-fyrede dampkedler (og dampgeneratorer) ved brug af economizer (røggaskøler).
|
Noget bedre driftsøkonomi ved periodevis
dampbehov hen over døgnet. Det særlige ved dampgeneratorens opstart er at den foregår meget hurtigt - da kun et beskeden fødevandsvolumen skal opvarmes op til driftstemperaturen. DT dampgeneratorer med kapaciteter på op til 1200 kg damp pr. time har en opstartstid på 5 -10 min. Tilsvarende kan dampgeneratorer pga. det lille volumen lukkes helt ned meget hurtigt og trykket tages af. Driftsøkonomien kan forbedres ved brug af economizer (røggaskøler). |
Driftsforhold og Driftsvariationer |
Dampkedlen kan pga. af et stort tryksat vand og
dampvolumen arbejde med ultra kortvarige spidsbelastninger ud over
nominelkapaciteten. "Buffer"-virkningen sker ved at ovenstående
overkapacitet reducerer driftstrykket en smule hvorved damp udvikles
(op-flashing) fra vand på kogepunktet. I praksis gør dette dampkedlen velegnet til varierende drift og til opstart der pga. kolde overflader momentant "kalder" på store mængder damp. Driftsmæssig er dampkedlen også velegnet til meget små belastninger. Den økonomiske konsekvens af dette er dog voldsom, som det fremgår i afsnittet "Driftsøkonomi). |
Dampgeneratorens måske største minus er at den
i sin grundform ikke kan overbelastes og at den arbejdet dårligt med
meget små belastninger. Selv kortvarige overbelastninger (over 100%) kan få dampgeneratoren til at gå i fejl (trigge). D Store udsving i belastningen generelt er ikke optimalt for en dampgenerator, da det pga. det lille vand/damp-volumen giver store variationer i driftstryk. Selvom små variationer dampens trykt ofte ikke har betydning for driften, så kan voldsomme trykvariationer på dampen også medføre ovennævnte fejl (trigning). Dette kan man dog ofte løse med dampbuffer eller trykholdeventil som beskrevet nedenfor. En dampgenerator arbejdet bedst i området 50 - 100% kapacitet, hvor brænderens vil have flamme på (tændt) afstemt til fordampning af fødevand. For lille belastning vil betyde at dampgeneratorens brænder vil tænde og slukke hele tiden og dermed give store trykvariationer. Dette forhold vil være helt det samme uanset om det er en modulerende brænder eller en brænder med højt og lavt effekttrin. Løsningen kan i disse tilfælde blot være at installere en speciel Dampbuffer der ofte vil eliminere virkninger af for høj og for lille belastning. En billigere løsning - hvis problemet alene er overbelastning - vil være at montere en trykholdeventil på dampafgangssiden, således at denne altid kan sikre et rimeligt tryk i dampgeneratoren. Løsningen bruges ofte sammen med dampbuffer. |
Opstilling & Ibrugtagning |
I modsætning til selve kedlens
konstruktionsgodkendelse, der i dag altid vil gælde og i hele EU - følger
opstilling og ibrugtagning af dampkedler de nationale regler. I Danmark udstikker
Arbejdstilsynet reglerne og da dampkedler per definition udgør en stor
potentiel fare ved forkert installation og pasning (dampeksplosion.
skoldning og kvælning), er der en
række krav der skal opfyldes. Disse følger diverse forskrifter og de
installerede dampkedler skal i hvert enkelt
tilfælde godkendes af det stedlige arbejdstilsyn før ibrugtagning, der også
sikrer sig at der er de nødvendige 2 - 3
certificerede kedelpassere før ibrugtagningen kan godkendes. Arbejdstilsynet stiller bla. krav til selve opstillingsstedet og de lokale forhold, og der er særlige regler for udformning af kedelrum med særlige faciliteter. Sidstnævnte krav gælder ved produkttal over 10.000 bar x liter. Små dampkedler, herunder små elektriske dampkedler, med et produkttal under 200 bar x liter, kræver heller ikke opstillings- og ibrugtagningsgodkendelse. Dette gælder også de prisbillige kommercielle kommercielle dampkedler. |
Dampgeneratoren er også underlagt regler i de
samme forskrifter som konventionelle dampkedler, der imidlertid angiver en række lempelser i kravene
(tidligere var der en særlig forskrift for "dampkedler for hvilke kravene
lempes") DT dampgeneratorer med kapaciteter på op til 1200 kg/h, skal pga. den særlige konstruktion ikke skal godkendes af bemyndigede 3. parts organer. De er derfor heller ikke underlagt de særlige krav fra bla. Arbejdstilsynet om opstilling og ibrugtagning. Andre typer dampgeneratorer med produkttal over 200 bar x liter, skal godkendes af Danske myndigheder, dog på et langt mindre restriktivt grundlag end konventionelle dampkedler. |
Krav til Pasning |
I Danmark skal altid være en uddannet
kedelpasser på vagt og i umiddelbar nærhed af kedlen så længe denne er i drift.
Hvis kedlen er bestykket til 24 eller 72 timers vagtfri drift er
denne nærhed ikke påkrævet.
Da man pga. ferier, sygdom og andet fravær ikke kan have den samme medarbejder
til rådighed, skal der ofte uddannes 2 - 3 medarbejdere
med kedelpassercertifkat til drift af en eller flere kedler. Certfikaterne
skal fornyes iht. særlige regler. Hvis kedlen har et produkttal over 3000 bar x liter (svarende til f.eks. et damprum på mere 100 liter med et designtryk på 10 bar) kræves der en kedelpasser med udvidet kedelpassercertifikat (dvs. kedelpasseruddannelse med skoleophold). For produkttal på max. 3000 bar x liter kræves kun almindelig kedelpassercertifkat. Dette certifikat kræver langtfra den samme lange og dyre uddannelse som det udvidede kedelpassercertifikat, men kan gøre på en uge på et AMU-center, næsten gratis og i øvrigt med løntilskud. Men det kræver at man sætter sig ind i de mange detaljer om kedelpasning. Her er Arbejdstilsynets regler - Arbejdsmiljø i Danmark - Pasning af Dampkedler.
Små dampkedler, herunder
små elektriske dampkedler med et produkttal under 200 bar x
liter, kræver heller intet kedelpassercertifikat. Dette gælder også
de små
prisbillige kommercielle dampkedler. |
Dampgeneratoren er også underlagt regler i de
samme forskrifter som konventionelle dampkedler, der imidlertid angiver en række lempelser i kravene
(tidligere var der en særlig forskrift for "dampkedler for hvilke kravene
lempes") DT dampgeneratorer med kapaciteter på op til 1200 kg/h er omfattet af særlige lempede krav pga. den særlige konstruktion af kedlen, der eliminere risiko for dampeksplosioner. Alle dampgeneratorer skal dog ligesom røgrørs-dampkedler regelmæssigt have efterset og afprøvet sikkerhedsudstyret, hvilket kan gøres med regelmæssige servicebesøg. Andre dampgeneratorer hvor modellerne har et produkttal under 200 bar x liter kræver heller intet kedelpassercertifikat. |
Vedligeholdelse |
Arbejdstilsynets forskrifter for
fyrede dampkedler angiver en lang række forhold omkring drift, overvågning
og periodevis eftersyn af trykbeholder, sikkerhedsudstyr og brænder. Den certificerede kedelpasser som kræves til olie/gas-fyrede dampkedler, drager omsorg for at alle forhold er optimale og i fuld overensstemmelse med de lovmæssige krav. Tilsikring af korrekt fødevandsbehandling er en vigtig parameter i vedligeholdelsen og ikke mindst udgifterne til denne. |
Pga. de få lovmæssige krav til driftspersonale,
er en dampgenerator oftere udsat for manglende vedligeholdelse (specielt fødevandsbehandling) - end den
konventionelle dampkedel. Dette
kan give flere uforudsete og generende, men dog helt ufarlige driftsstop. Dampspiralen er en slid-del der kan holde i 10 år med god vandbehandling, - men kan også holde i blot få måneder med forkert vandbehandling og/eller manglende bundudblæsning. Tilsikring af korrekt fødevandsbehandling er en vigtig parameter til minimering af vedligeholdelsesudgifterne. |
Specielle Udførelser Varianter |
Ovenstående varianter af dampkedler kræver et helt anden grundlæggende design, som kan findes i andre fabrikanternes produktprogram (AB&CO tilbyder ikke disse). |
|
Uafbrudt dampforsyning døgnet rundt |
Ikke krav til dagligt stop af kedeldrift. Bundudblæsning sker løbende under drift | Dampgeneratoren skal bundudblæses dagligt (i visse tilfælde med et par dage mellemrum. Det betyder at dampventilen lukkes og kedlen stopper for bundudblæsning i 10 - 15 min. Med ekstraudstyret "automatisk bundudblæsning" samt dampbuffer, kan dette driftsstop minimeres, men ikke helt elimineres. |
Udbygget Styring til 24 og 72 timers Vagtfri Drift |
Kan bestykkes iht. til gældende regler,
således at der kan gå hhv. 24 timer eller 72 timer (ene hel weekend)
imellem en dampkedel skal tilses af det krævede personale (ofte den
certificerede kedelpasser).
Begge løsninger er relative dyre foranstaltning, men vælges ofte da
det muliggør at man kan undlade at tilse dampkedlen i hhv. et døgn
og en weekend.
|
Kan med fordel bestykkes til
både 24 timer og 72 timers vagtfri drift med specialudstyr. Dette omfatter
også automatisk bundudblæsning, hvor kedel selv stopper og starter igen
efter en indkodet tidsplan.
DT
dampgeneratorer med kapaciteter på op til 1200 kg/h muliggør her en
prisbillig løsning da
der ikke er de samme
sikkerhedsmæssige skærpede krav til kedlens drift.
|