A kazánkiválasztás szempontjai

Létrehozva 2013. április 12. (péntek) 11:23
Találat: 1470

A hőellátás tervezésekor a kazán vagy kazáncsoport kiválasztásának alapfeltétele az adott épület, létesítmény hőigényének és helyiségeinek, valamint a telepítés lehetséges helyeinek az ismerete.

Ezeknek az ismereteknek a birtokában műszaki, gazdaságos-sági és környezetvédelmi szempontok figyelembevételével lehet azután kiválasztani a célnak legjobban megfelelő szerkezeti anyagú kazánt, a tüzelés módját, a beépítésre kerülő kazánok számát stb. Ahhoz, hogy a felsorolt szempontok alapján választani tudjunk, „általában” ismernünk kell a kazánokat és a tüzelőberendezéseket.
 

A kazánokról és tüzelőberendezésekről általában
A következőkben kizárólag a melegvízüzemű, gáztüzelésű kazánok egy lehetséges csoportosítását és ismertetését közöljük, a teljesség igénye nélkül.
 

Kazánszerkezetek
Az öntöttvas tagos kazánok előnye a magas élettartam, a könnyű szállíthatóság (tagonként), a tagonkénti javítás lehetősége, a korróziós érzéketlenség, a hőcserélőfelületek pontos kialakítása, és hogy ezeknél nincsenek feszültséggyűjtő helyek. Hátránya a 7-8 százalékkal nagyobb súly, a vízkővel, az iszappal és a hideg tápvízzel szembeni érzékenység. Az acéllemez kazánok lehetnek függőleges vagy vízszintes füstcsövesek, ill. lamellás hőcserélős, háztartási falikazánok. Az acéllemez kazánok a vízkővel és a hideg tápvízzel szemben érzéketlenebbek az öntöttvas tagosoknál. Súlyuk 7-8 százalékkal kisebb, egy egység nagy teljesítményt kínál. Hátrányuk viszont, hogy a nagyobb egységek miatt a meglévő kazánházakba nehezebben szállíthatók be, nagyobb a korróziós veszély, rövidebb az élettartamuk.

A lamellás, lemez hőcserélős, kisvízterű, háztartási vagy modulkazánok előnye a kisebb súly és a kisebb kazánház. Hátránya a kis víztérfogat, a tetőtéri telepítésnél a vízhiány-érzékenység, a modulkazán egységenkénti kényszeráramoltatása (elemi egységenkénti szivattyú, a modul szivattyúját a főköri szivattyú nem helyettesíti) miatti többletenergia, az egységenkénti gáz és gázbiztonsági szerelvénysor, a gyújtás- és égésbiztosítás, a több hibaforrás és a karbantartási igény. Tüzeléstechnikai paramétereik is rosszabbak, hatásfokuk alacsonyabb.
 

Tüzelőberendezések, gázégők Atmoszférikus égővel ellátott kazánok
A hagyományos színgázégős kazánok előnye, hogy segédenergiát keveset vagy egyáltalán nem igényelnek, zajszintjük alacsony és a karbantartási igényük minimális. Hátrányuk, hogy a tüzelőberendezés teljesítménye maximált, a tüzelési hatásfok alacsony, nincs teljesítményszabályozás, magas a károsanyag-kibocsátás, érzékenyek a huzat- és égésilevegő-ellátásra, kézi gyújtással működnek, égésbiztosításuk rossz, az égéstermék-elvezető rendszer méretei viszonylag nagyok.
 

Az előkeveréses égős kazánok
Napjainkban a hagyományos, részben előkeveréssel, részben szekunder égési levegő bevezetésével történő tüzelési technológiát felváltották a „tisztán” előkeveréses égővel szerelt, gyakorlatilag minden oldalról „zárt”, vízzel hűtött tűzterű, automatikus gyújtású, ionizációs lángőrrel és atmoszférikus égővel szerelt kazánok (Buderus GE434). Ezek előnye az alacsony zajszint, a minimális segédenergia-igény, a magas tüzelési hatásfok, a kis károsanyag-kibocsátás, az alacsony készenléti veszteség. Hátránya a tüzelőberendezés maximált teljesítménye, a nem folyamatos teljesítményszabályozás és az égéstermék-elvezető rendszer viszonylag nagy méretei.
 

Kényszerlevegős vagy blokkégővel ellátott kazánok.
A környezetvédelmi előírások szigorításait, és a kazánok hatásfoknövelése érdekében történt fejlesztéseket, a tüzelőberendezések, égők terén is követték a folyamatos teljesítményszabályozású és alacsony károsanyag-kibocsátású ún. Low Nox blokkégők kifejlesztésével (BUDERUS GE315, 515, 615). A kényszerlevegős vagy blokkégővel ellátott kazánok előnye, hogy nincs maximált teljesítményhatár, jól szabályozható a teljesítménybevitel, magas a tüzelési hatásfok, alacsony a károsanyag-kibocsátás, automatikus a gyújtás, lehetőség van az újraindításra, az égéstermék-elvezető rendszer méretei kisebbek és jobban „vezethetők”, mint az atmoszférikus égővel szerelt kazánoknál, és az égésilevegő-ellátásra is kevésbé érzékenyek. Hátrány viszont a magasabb zajszint, a többlet energiafelhasználás és a több karbantartási igény.
 

A hagyományos és a korszerű melegvízüzemű kazánok közötti különbség A hagyományos, standard melegvízüzemű kazánok.
Ezeknél a készülékeknél a kazánvíz-hőmérsékletet a kazánba vagy a kazán csonkjára helyezett termosztáton beállított 80 vagy 90 °C–os értéken tartották, és - a visszatérő víz hozzákeverésével, keverőszelep segítségével - a mindenkori konstans előremenő víz hőmérsékletét csökkentették le a szükséges alacsonyabb hőmérsékletre.

A füstgázhőmérséklet a névleges teljesítménynél nem haladhatja meg a 260 °C–ot és nem süllyedhet 160 °C alá. Így elérték, hogy a füstgázok a hideg kazánfallal érintkezve a tüzelési oldalon nem hűlnek 40-46 °C-os harmatponti hőmérséklet alá. (A kazánok védelme érdekében más műszaki megoldásokat is alkalmaztak, mint pl. visszakeverés). A legmagasabb visszatérő vízhőmérsékletet 65 °C-ra korlátozták, ezáltal ezek időjáráskövető szabályozásra nem alkalmasak. A hagyományos kazánoknál - a fentiek következtében - igen magas a veszteségek mértéke (füstgáz, sugárzásból és konvekcióból álló készenléti veszteség), az elérhető kazánhatásfok pedig alacsony, max. 85-87 százalék.
 

Alacsony hőmérsékletű kazánok.
A veszteségek csökkentése és a hatásfok növelése érdekében fejlesztették ki az ún. alacsony hőmérsékletű kazánokat, amelyek csökkentett vagy igény szerinti hőmérsékleten üzemel.

A kazán visszatérő hőmérsékletek lényegesen alacsonyabb értékeket, pl. 42 °C–ot vehetnek fel. Ezáltal kisebb füstgázveszteség érhető el, mivel a füstgázhőmérséklet az alacsonyabb kazánvíz-hőmérséklethez hasonlóan csökken, és az alacsonyabb kazánvíz- és kazánhőmérséklet következtében csökken a készenléti veszteség is, így magasabb lesz az éves kihasználási fok.

Az alacsony hőmérsékletű kazánok fejlesztésénél el kellett kerülni, hogy a kondenzátum kiválhasson, ill. megfelelő alapanyagokkal vagy konstrukciós kialakításokkal meg kellett akadályozni a korrózió kialakulásának a lehetőségét. A probléma elkerülése érdekében általában két műszaki megoldást alkalmaznak: a duplafalú füstgázcsöveket vagy a termostream technológiát.

A Buderus ez utóbbi technológiai megoldást alkalmazza és fejlesztette tovább a kazánjainál. A termostream technológia lényege, hogy a kazán geometriai kialakításának köszönhetően, az előremenő fűtővíz egy bizonyos tömegárama mindig visszakeveredik, a visszatérő vizet pedig először végigvezetik az öntvény külső falán. Az így megemelt magasabb visszatérő vízhőmérséklet csökkenti a káros kondenzációt.

Emellett a füstgáz hőcserélőt úgy alakították ki, hogy az áramlás irányában nő a füstgáz áramlási sebessége, ezáltal állandó értéken tartható a hőátbocsátási tényező, amely újabb hatásfoknövekedést eredményez. Az atmoszférikus kazánoknál blokkonként egy motoros elzárószerelvényt (vagy termosztatikus szelep) építettek be, ami túl alacsony előremenő kazánvíz-hőmérsékletnél (ill. üzemen kívül) - a mihamarabbi felmelegedés érdekében - elzárja a víz útját. Az elérhető hatásfok 93-94,5 százalék. Kondenzációs kazánok.

A hagyományos hőtermelők hatásfoka folyamatos égőteljesítmény-vezérlés mellett sem növelhető 94-95 százalék fölé. Említésre méltó további hatásfoknövelés csak úgy érhető el, ha a füstgáz vízgőztartalmának párolgáshőjét – amely a hagyományos hőtermelőknél haszontalanul távozik a kéményen - kondenzáció segítségével kihasználjuk, és ha a füstgázhőmérséklet még erősebb csökkentésével, pl. füstgáz hőcserélő utánkapcsolásával, tovább redukáljuk az érzékelhető füstgázveszteséget. Ezen az elven működnek a kondenzációs kazánok. Az így elérhető hatásfok 104-109 százalék.
 

Környezetvédelem
Napjainkban nem lehet energetikai beruházást kezdeni anélkül, hogy a környezetvédelmet ne tartsuk szem előtt. A tüzeléstechnikában a károsanyag-kibocsátásnak kiemelt szerepe van. A zajkibocsátás értékeit a tüzelőberendezések műszaki táblázatai tartalmazzák, így ellenőrizhető, hogy az alkalmazási területnek megfelelően szükséges-e zajcsillapító burkolatot alkalmazni.

Tüzeléstechnikai oldalon legfontosabb a CO, a korom, a CO2 és az NOx emissziós értékek csökkentése. Tüzelés szempontjából az NOx-érték befolyásolható látványosan a technológia segítségével. Az égés során 1400 °C–nál megugrik az NOx keletkezés, tehát a láng hőmérsékletét csökkenteni kell, és a kazán felépítése a tűztér fajlagos hőterhelése is meghatározó szempont.

Az Nox-csökkentés szempontjából fontos a tűztér felépítése és mérete. A „régebbi” kazánoknál a tűzteret a lehető legkisebb méretűre tervezték. Az ilyen lángcsőben nincs elegendő hely a füstgáz recirkulációhoz, így nem is lehet alacsony emissziót elérni. Fontos tehát a nagy átmérőjű és kis hőterhelésű tűztér, valamint a több huzamú kazánok kialakítása.

 

Bölcz Péter
mérnök-üzletkötő
Buderus Hungária Fűtéstechnika Kft.

Forrás: http://www.buderus.hu/letoltesek/szakmaicikkek/kazankivalasztas.html