Ocena zapotrzebowania na parę odbiorników
Gdy jest już znana znamionowa obliczeniowa ilość pary, czas na kolejny etap w projektowaniu kotłowni parowej, jakim jest ustalenie wydajności poszczególnych kotłów w instalacji. Należy pamiętać o ustaleniu zarówno maksymalnego jak i minimalnego zapotrzebowania na parę występującego w trakcie eksploatacji kotła. Dodatkowo trzeba uwzględnić zakładane rezerwy, a także możliwe rozbudowanie kotłowni w przyszłości.
Maksymalne zapotrzebowanie na parę
Maksymalne, inaczej znamionowe obciążenie odpowiada sumie zapotrzebowania na parę wszystkich odbiorników mogących znajdować się w użytku w tym samym czasie.
Przy ustalaniu maksymalnego zapotrzebowania na parę bardzo często zdarza się dobór kotła o niepotrzebnie zawyżonej mocy. Dlatego należy dokładnie zbadać, czy wszystkie odbiorniki pary rzeczywiście jednocześnie pracują, czy też muszą pracować, ze swoją maksymalną mocą. Z reguły tak nie jest, bądź też można uniknąć takich sytuacji odpowiednio sterując procesami technologicznymi. Maksymalną wymaganą moc kotła można zmniejszyć, sterując stopniowym dołączaniem kolejnych odbiorników pary. Takie rozwiązanie pozwala wyeliminować lub przynajmniej zminimalizować problemy, które mogłyby powstać w fazach niskiego zapotrzebowania na parę w przewymiarowanym systemie.
|
Obliczanie rezerw Obliczając maksymalne zapotrzebowanie na parę należy też oczywiście wkalkulować pewne rezerwy mocy. Jednakże trzeba się wystrzegać przewymiarowania kotłowni. W celu prawidłowego ustalenia rzeczywiście potrzebnych rezerw należy:
Problemy wynikające z przewymiarowania kotła
|
Rozruch
W fazie rozruchu, zwłaszcza gdy zbiornik wody zasilającej, przewody rurowe i wymienniki ciepła są jeszcze zimne, jest potrzebne dodatkowe ciepło do ogrzania całego systemu do temperatury roboczej. Dopiero po osiągnięciu przez system temperatury roboczej cała para wytworzona przez kocioł może być zużytkowana przez odbiorniki.
Przeciążenie
Przeciążenie poszczególnych odbiorników lub całej sieci ponad maksymalną moc kotła skutkuje poborem bardzo dużej ilości pary z kotła. W konsekwencji spada ciśnienie pary w kotle, wzrasta jej wilgotność i może wystąpić zjawisko pienienia się wody kotłowej. Przeciążeniu kotła można zapobiec np. umieszczając stacje redukcji ciśnienia między kotłem i odbiornikami lub zabezpieczając sam kocioł zaworem poboru pary z napędem silnikowym (SUCcess).
Problem z przeciążeniem kotła może pojawić się nawet wtedy, gdy wymienniki ciepła zostały zaprojektowane prawidłowo. Podawana wydajność wymienników ciepła odnosi się do stanu projektowanego, dodatkowo wymienniki ciepła zazwyczaj dysponują rezerwą powierzchni wymiany rzędu 10 – 30 %. Nowy wymiennik ciepła osiąga więc odpowiednio wyższą wydajność, co jednak pociąga za sobą większe zużycie pary.
Zmiany kryteriów zużycia pary w trakcie eksploatacji
Szczególną uwagę należy poświęcić możliwym zmianom w użytkowaniu kotłowni w przyszłości. Jeżeli rozbudowa kotłowni jest planowana bądź przewidywana już w fazie projektu, należy wziąć ten fakt pod uwagę projektując oczekiwane maksymalne zapotrzebowanie na parę. Zazwyczaj udaje się tak elastycznie ukształtować całościową koncepcję instalacji pod względem zapotrzebowania na parę dla przyszłej rozbudowanej instalacji, że można uniknąć wszystkich negatywnych skutków przewymiarowania kotła dla aktualnej eksploatacji.
Minimalne zapotrzebowanie na parę i fazy niskiego obciążenia
Minimalne zapotrzebowanie na parę występuje zwykle w okresach przestoju produkcji nocą lub w weekendy. Oprócz pary na potrzeby odbiorników należy tu uwzględnić przede wszystkim straty postojowe. Są one niezależne od aktualnego zapotrzebowania na parę instalacji i występują przez cały czas.
Są to głównie:
- straty ciepła przez promieniowanie ciepła z kotła do otoczenia
- straty na przesyle rurociągiem do odbiorników
- straty ciepła na poszczególnych komponentach kotłowni
- straty energii oparów wydmuchiwanych z odgazowywacza
Zwłaszcza należy unikać takich spadków obciążenia, które wykraczałaby poza zakres regulacji palnika.
Częste włączenia i wyłączenia palnika (> 4 starty palnika/h) znacząco odbiją się w kosztach eksploatacji kotła z powodu strat energii na konieczne przewietrzanie komory spalania świeżym powietrzem przed każdym startem.
Informacje o Przewietrzanie przed zapłonem palnika
Poza tym termiczne obciążenia towarzyszące każdemu startowi palnika przyspieszają zużycie kotła i osprzętu.
Fazy obciążenia częściowego dają się często wyeliminować lub chociaż zredukować przez zastosowanie nadrzędnych systemów sterowania i zarządzania energią, jeśli weźmie się je pod uwagę już na etapie projektowania kotłowni.