Projektne podloge

ZAGRIJAČI TERMIČKOG PROJEKTNE PODLOGE VERZIJA: II

ULJA List 1/35

PROJEKTNE PODLOGE

VRELOULJNI KOTLOVI

I OPREMA

www.kotlovi.hr [email protected]


ULJA List 2/35

SADRŽAJ 1 UVOD........................................................................................................................................................................... 3 2 TERMIČKO ULJE ....................................................................................................................................................... 5

2.1 Termička ulja kao organski medij za prijenos topline ............................................................................................ 5 2.2 Termička ulja .......................................................................................................................................................... 7

3 PRIMJENA ................................................................................................................................................................. 13 3.1 Kemijska, kemijsko tehnološka i industrija plastike............................................................................................. 13 3.2 Postrojenja sa bitumenom i katranom - zagrijavanje ............................................................................................ 13 3.3 Industrija sa mineralnim uljima - zagrijavanje ..................................................................................................... 13 3.4 Industrija guma ..................................................................................................................................................... 13 3.5 Industrija hrane ..................................................................................................................................................... 13 3.6 Industrija sapuna i deterđenata ............................................................................................................................. 14 3.7 Drvna industrija .................................................................................................................................................... 14 3.8 Industrija papira .................................................................................................................................................... 14 3.9 Industrija kamena i poljoprivreda ......................................................................................................................... 14 3.10 Tekstilna industrija, praonice........................................................................................................................... 14 3.11 Metalna industrija ............................................................................................................................................ 14 3.12 Elektro-industrija ............................................................................................................................................. 15 3.13 Brodarstvo........................................................................................................................................................ 15 3.14 Avio industrija i avio kompanije...................................................................................................................... 15 3.15 Zagrijavanje sekundarnih izvora topline .......................................................................................................... 15

4 SUSTAVI SA TERMIČKIM ULJEM ........................................................................................................................ 16 4.1 Uvod u sustav sa termičkim uljem........................................................................................................................ 16 4.2 Shematski prikaz različitih sistema....................................................................................................................... 18

4.2.1 Shema otvorenog sistema sa pumpom na izlazu ulja iz zagrijača ............................................................... 18 4.2.2 Shema otvorenog sistema sa pumpom na ulazu ulja u zagrijač................................................................... 19 4.2.3 Shema zatvorenog sistema .......................................................................................................................... 20

4.3 Principi regulacije temperature termičkog ulja na potrošaču................................................................................ 21 4.4 Elementi sustava ................................................................................................................................................... 22

4.4.1 Zagrijač termičkog ulja ............................................................................................................................... 22 4.4.2 Cirkulaciona pumpa .................................................................................................................................... 22 4.4.3 ODREĐIVANJE KARAKTERISTIKA CIRKULACIONE PUMPE TERMIČKOG ULJA ..................... 23 4.4.4 Ekspanziona posuda (odzračna tampon posuda) ......................................................................................... 25 4.4.5 Ekspanziona posuda (blok izvedba) sa odzračnom i tampon posudom (atmosverska) ............................... 29 4.4.6 Ekspanziona posuda zatvorena tlačna ......................................................................................................... 30 4.4.7 Ispusna posuda ............................................................................................................................................ 31 4.4.8 Cjevovod, armatura ..................................................................................................................................... 32



ULJA List 3/35

1 UVOD Mnogi tehnički procesi zahtijevaju zagrijavanje proizvoda na temperaturu veću od okolne. To se može postići na dva načina :

- Direktno zagrijavanje: Proizvod se zagrijava direktno nastrujavanjem dimnih plinova na proizvod ili električnim grijačima. - Indirektno zagrijavanje: Medij za prijenos topline prenosi toplinu sa zagrijača (koji zagrijava medij) na potrošač gdje se toplina sa medija prenosi na proizvod.

Direktno zagrijavanje Indirektno zagrijavanje

Indirektno zagrijavanje u tehnološkim procesima se češće koristi zbog mnogih prednosti koje ima nasuprot direktnog zagrijavanja. Spomenut ćemo samo neke od njih:

1. Izbjegava se lokalno pregrijavanje proizvoda 2. Temperatura proizvoda se može veoma precizno kontrolirati 3. Zagrijač ne mora nužno biti u blizini potrošača ( korisno kod proizvoda kod kojeg postoji opasnost od eksplozije) 4. Zagrijač može preko nosioca topline opskrbljivati više potrošača istovremeno, gdje je ukupan koeficijent iskorištenja takvog sustava puno veći nego kod više pojedinačnih direktnih zagrijača, te je opskrba gorivom i sustav odvođenja dimnih plinova mnogo sigurniji i ekonomičniji. 5. Kod direktnih zagrijača su troškovi održavanja mnogo veći 6. Toplinsku energiju je moguće akumulirati. To posebno dolazi do izražaja kada potreba za toplinskom energijom povremeno poraste u kratkom vremenskom periodu. 7. Toplinska energija se može istovremeno prenijeti na više drugih medija, u izmjenjivaču topline možemo dobiti toplu vodu, u generatoru pare možemo dobiti vodenu paru ili vruci zrak u zagrijaču zraka. 8. Promjena goriva kod direktnih zagrijača je mnogo skuplja.

Izbor medija za prijenos topline ovisi o uvjetima eksploatacije, radna temperatura, radni tlak. U dijagramu D1.01 možemo vidjeti neke medija za prijenos topline i njihove uvjete eksploatacije.



ULJA List 4/35

Dijagram D1.01 Obraditi ćemo sustave koji koriste mineralna i sintetička ulja kao nosioce topline u daljnjem tekstu termička ulja.



ULJA List 5/35

2 TERMIČKO ULJE 2.1 Termička ulja kao organski medij za prijenos topline Indirektni sistemi zagrijavanja u kojim se kao prijenosnici topline koriste termička ulja pružaju sljedeće prednosti:

Točka ključanja kod atmosferskog tlaka omogućuje postizanje visokih radnih temperatura: sa standardnim vrstama termičkog ulja mineralnog porijekla do 300°C, dok s posebnim vrstama term. ulja do 350°C i to bez tlaka u sistemu (za iste temperature tlak zasićene vodene pare iznosi do 90, odn. 150 bar). Niska temperatura stiništa termičkog ulja (-5° do –30°) omogućava nesmetani pogon pri niskim temperaturama (puštanje u pogon iz hladnog stanja) pa čak i kod eventualnog stinjavanja (zamrzavanja) ulja ne može doći do pucanja i oštećenja dijelova instalacije (negativni dilatacioni koeficijent termičkog ulja). Termička ulja su slabo viskozna u vrlo širokom području temperatura i radi toga se mogu koristiti kako za grijanje, tako i za hlađenje u tehničkim procesima (naročito pogodno u procesima, gdje se istim medijem može vršiti grijanje i hlađenje). Termička ulja ne ostavljaju u sistemu nikakvih naslaga ili taloga niti uzrokuju koroziju materijala. U sistemu otpada priprema napojne vode, čišćenje instalacije od taloga i zaštita od korozije koji su neizbježni u klasičnim instalacijama s vodom i parom (također otpadaju problemi vezani uz kondenzat). Upotreba termičkih ulja omogućuje postizanje vrlo velikih točnosti regulacije temperature i pruža mogućnost da se istim medijem na različitim mjestima u sistemu, postižu različite radne temperature. Instalacije s termičkim uljem, gdje je potrebna radna temperatura veća od 200°C s obzirom da rade bez "tlaka" (max. radni tlak oko 6 bar tj. tlak cirkulacione pumpe potreban da se savladaju otpori) i da je isključena mogućnost eksplozije, daleko su jednostavnije i jeftinije. Zagrijači se u nekim slučajevima mogu postaviti čak i pokraj samih potrošača, a rade automatski bez stalnog nadzora osoblja.

Instalacije s termičkim uljem su investiciono povoljnije i jednostavnije od odgovarajućih instalacija s vodom i parom.

Pružaju mogućnost da zagrijačem dobijemo termičko ulje kao primarni ogrjevni medij, te vodu i paru kao sekundarni (vidi: Primjena zagrijača termičkog ulja).



ULJA List 6/35 Naravno da osim nabrojenih prednosti postoje i nedostaci instalacija sa termičkim uljem:

Termička se ulja kod prekoračenja maksimalnih dozvoljenih temperatura počinju pregrijavati i koksirati.

U kontaktu sa zrakom pri povišenim temperaturama sklona su oksidaciji (starenju).

Vijek trajanja im je ograničen (cca 25 – 30 000 radnih sati) i potrebna je stalna kontrola kvalitete ulja (pogonska analiza).

Specifična toplina, kao i koeficijent prijelaza topline su niži nego kod pare i vode, međutim prijelaz topline se vrši pri višim temperaturama i kompenzira taj nedostatak.

U sistemu je neophodna prisilna cirkulacija medija pumpom.

Djeluju agresivno na bakar i njegove legure.

Na temelju svega navedenog: prednosti koje pružaju sistemi s termičkim uljem i mogućnosti da se efikasno uklone nedostaci koji ih prate, ukazuju na široko područje primjene. Klasični prijenosnici topline ( voda i para) zadržavaju u standardnim tehničkim procesima svoje mjesto i na tom području (za temperaturu od cca 100-200ºC) još uvijek možemo govoriti o njihovoj isključivoj upotrebi, dok se za područje temperature 200 do 350ºC upotrebljavaju termička ulja kao medij za prijenos topline (dijagram D2.01)

Dijagram D2.01



ULJA List 7/35 2.2 Termička ulja Najčešće korištena termička ulja mogu se svrstati u dvije grupe: Termička ulja mineralnog porijekla, koja su mješavina zasićenih ugljikovodika i dobivaju se destilacijom zemnih ulja nakon koje se dodatno obrađuju u vakuumdestilaciji o rafinaciji. Upotrebljavaju se isključivo u tekućoj fazi i to do max. temperature cca 300° do 320°C. Termička ulja nastala kao sintetičke kemijske mješavine. Ova grupa medija se upotrebljava kako u tekućoj, tako i u parnoj fazi do maksimalnih temperatura od 320 – 400°C. (Osnovne karakteristike najpoznatijih predstavnika obje grupe dane su niže u tablici.) Izbor odgovarajuće vrste termičkog ulja za punjenje instalacije ovisi od maksimalne radne temperature, izloženosti niskim vanjskim temperaturama i posebnim uvjetima: kao opasnost od požara, vrste upotrijebljenih materijala i sl. Osnovni zahtjevi koji se postavljaju pri izboru termičkih ulja su sljedeći: Visoka temperatura isparavanja kod atmosferskog tlaka. Niska temperatura stinjavanja. Velika termička stabilnost. Nizak viskozitet u širokom području temperature (i kod hladnog starta). Visoka temperatura isparavanja (primjena u parnoj fazi). Odsustvo korozijskog djelovanja na ugrađene materijale. Mali afinitet za vezanje s kisikom (oksidacija – starenje). Neškodljivost po zdravlje (neotrovni) Mala opasnost od zapaljenja. Niska cijena



ULJA List 8/35



ULJA List 9/35



ULJA List 10/35 Najčešće upotrebljavana termička ulja u indirektnim sistemima za grijanje su ona mineralnog porijekla, jer su jeftinija i zadovoljavaju najveći broj navedenih zahtijeva u najčešće primjenjivanom području temperatura: do 300°C. Sintetička termička ulja se upotrebljavaju u slučaju viših radnih temperatura ili posebnih zahtijeva: npr. potpuna nezapaljivost, upotreba u parnoj fazi (bolji prijelaz topline i raspored temperatura na ogrjevnoj površini, veća oksidacijska stabilnost i sl.). Trajnost termičkih ulja iznosi 20 000 radnih sati uz uvjet normalnog rada i propisnog održavanja. Najveća opasnost za trajnost i kvaliteta termičkih ulja je mogućnost njegovog pregrijavanja u izvoru topline (zagrijaču) koja ovisi o njegovoj termičkoj stabilnosti. Naime, naglim prekoračenjem određene temperature termičkog ulja pri kojoj počinje raspadanje, stvaraju se nove lake komponente koje isparavaju, dok se teške talože na cijevima u obliku viskozne mase tzv. koksnog ostatka. O spomenutoj tehničkoj stabilnosti (otporu k razgrađivanju – raspadanju) ovisi direktno i upotrebljivost određene vrste termičkog ulja. Opasnost od koksiranja (pregrijavanjem) je najveća u sloju termičkog ulja koji se nalazi uz samu stjenku cijevi zagrijača koji nazivamo film ulja i u tu svrhu je potrebno posebno kontrolirati cirkulaciju termičkog ulja kroz zagrijač (kotao). Još jedna pojava u mnogome utječe na trajnost i kvaliteta termičkih ulja, a to je tzv. starenje. Termička ulja organskog porijekla reagiraju s kisikom iz zraka i oksidiraju (stare). Upravo zato je antioksidacijska stabilnost vrlo važna karakteristika termičkih ulja, koja direktno utječe na njegovu trajnost. Do temperatura od 60°C oksidacija (starenje) se vrši lagano, ali prekoračenjem te temperature, za svakih daljnjih 10°C se brzina oksidacije udvostručuje, smanjujući značajno vijek trajanja termičkih ulja. Rezultat oksidacije su organske kiseline i produkti polimerizacije, koji se izlučuju kao talog povećavajući viskozitet termičkih ulja. Upravo zato je u otvorenim sistemima neophodno održavati temperaturu termičkog ulja koje je u dodiru s atmosferom (eksp. posuda), do maksimalno 60°C Termička ulja su neotrovna, ali s laganim nadražujućim djelovanjem na kožu, te je potrebno izbjegavati direktni dodir sa njima. Slijedeće tablice se odnose na termičko ulje INA Termanol 32 čija je dozvoljena radna temperatura 280 °C



ULJA List 11/35



ULJA List 12/35



ULJA List 13/35 3 PRIMJENA Područje primjene instalacija s termičkim uljima je izvanredno široko i praktički nema tehničkog procesa zagrijavanja gdje se ne može primijeniti: 3.1 Kemijska, kemijsko tehnološka i industrija plastike

- postrojenja za destilaciju - polimerizacija i hlađenje kemijskih reakcija - postrojenje za esterifikaciju - kanali za želatiliziranje - postrojenja za sušenje (kanali, bubnjevi, kabine) - postrojenja sa koncentriranim kiselinama - Isparivači - Postrojenje za izradu folija (Calender) - Postrojenje za proizvodnju prešanih, ekstrudiranih plastičnih polu-proizvoda - Lakirnice - postrojenje sintetičke smole - postrojenje za obradu i transport materija visoke viskoznosti (nisu pumpabilni pri sobnoj temperaturi)

3.2 Postrojenja sa bitumenom i katranom - zagrijavanje

- spremnici bitumena - proizvodnja bitumenskih traka i ljepenki - mješajuči procesi

3.3 Industrija sa mineralnim uljima - zagrijavanje

- postrojenja sa teškim uljima u procesu, spremnici, transport i pretovar - procesna postrojenja

3.4 Industrija guma

- postrojenje za proizvodnju sintetičkih guma - miješajuće mašine - mašine za vulkaniziranje

3.5 Industrija hrane

- velike kuhinje - proizvodnja pommes-frites-a - proizvodnja čipsa - proizvodnja masti - postrojenja za čišćenje boca - postrojenja za čišćenje konzervi - sušenje mlijeka u prahu - rotirajući sušači - bačve za ulje i mast



ULJA List 14/35

- pećnice - postrojenja za proizvodnju bombona - postrojenja za proizvodnju čokolade - postrojenja za sušenje škroba - postrojenja za otklanjanje mirisa iz otpadnog zraka (plinova)

3.6 Industrija sapuna i deterđenata - tornjevi za sušenje i prskanje - postrojenje za sapnificiranje

3.7 Drvna industrija - proizvodi od prešanog drveta - presvlačenje drveta - mašine za lijepljenje - postrojenja za sušenje drveta korištenje topline izgaranja otpadnog drveta

3.8 Industrija papira - bubnjevi za presvlačenje papira - komore za sušenje - sušeći cilindri, bubnjevi za folije - peći za otapanje voska

3.9 Industrija kamena i poljoprivreda - silosi - agregati za proizvodnju betona - postrojenje za proizvodnju i finiširanje betonske galanterije - prese za keramiku - stolovi za sušenje - prostorije za sušenje

3.10 Tekstilna industrija, praonice - okviri za sušenje - postrojenje za presvlačenje sintetičke kože i tepiha - sušilice - postrojenja za bojanje tkanina - valjci za tisak (kalenderi) - prese, perilice rublje, stroj za valjanje rublja i glačala

3.11 Metalna industrija

- tankovi sa kiselinama i otopljenim solima - čišćenje tankova



ULJA List 15/35

- postrojenje za odmaščivanje i čišćenje metalnih površina - posude za zakaljivanje - postrojenja za lakiranje i sušenje - tankovi za eloksiranje - tankovi za galvaniziranje

3.12 Elektro-industrija

- komore za sušenje - vakuum prostori

3.13 Brodarstvo - tankovi za teška ulja i bitumen na brodu - tankovi sumpora na brodu zagrijavani ispušnim plinovima od diesel brodskog motora

3.14 Avio industrija i avio kompanije

- tankovi za galvaniziranje - uzletno sletne piste

3.15 Zagrijavanje sekundarnih izvora topline - toplovodni generatori - vrelovodni generatori - generatori pare - industrijske radionice - bolnice itd.

Također je moguća primjena sistema s termičkim uljem za grijanje velikih hala panelnim grijačima (grijanje zračenjem), koje radi svoje ekonomičnosti, jednolikog rasporeda temperatura i neovisnosti o visinama prostorija, ima velike prednosti pred klasičnim sistemima grijanja. Istim sistemom moguće je zagrijati: sportske dvorane, skladišta, staklenike



ULJA List 16/35

4 SUSTAVI SA TERMIČKIM ULJEM 4.1 Uvod u sustav sa termičkim uljem Osnovna norma za izvođenje instalacije je DIN-4754 (Wärmeübertragungsanlage mit anderen Flüssigen Wärmeträgern als Wasser) koja se odnosi na medije (termička ulja) čiji je tlak pare kod maksimalne temperature uljnog filma ispod atmosferskog tlaka. Standardne instalacije sa medijem za prijenos topline termičkim uljem sastoje se od:

- zagrijača termičkog ulja - cirkulacione pumpe - ekspanzijske posude - odzračne posude - ispusne posude (s pumpom za punjenje instalacije) - potrošača - cjevovoda, armatura i regulacije

Cirkulacija termičkih ulja u instalaciji mora u svakom slučaju biti prisilna pomoću cirkulacione pumpe. Najčešće primjenjivani sistem instalacije u praksi je “otvoreni” sistem. U tom slučaju ekspanziona posuda je u direktnoj vezi sa atmosferom, smještena na najvišoj točki instalacije. Prolazom kroz zagrijač termičko ulje se zagrijava na potrebnu temperaturu i vodi do potrošača. Regulacija temperature (kapaciteta) kod potrošača vrši se potpuno automatski, preko uređaja za regulaciju (motorni ventil, regulaciono pojačalo i impulsni organ). Kod sistema sa pumpom na ulazu u zagrijač (otvoreni ili zatvoreni sistem) nakon što se ohladi u potrošaču, termičko ulje prolazi preko odzračne posude u kojoj se centrifugalnim gibanjem odvaja zrak i nastale pare ulja i vodi preko pumpe u zagriajč na ponovno zagrijavanje,. Kod sistema sa pumpom na izlazu iz kotla (otvoreni sistem), prije pumpe gdje je najniži tlak u sistemu a najviša temperatura termičkog ulja se postavlja odzračni vod za odplinjavanje i odzračivanje sistema koji vodi u ekspanziono-odzračnu posudu. U tom sistemu nije potreban sigurnosni ventil. Kod sistema sa pumpom na ulazu u zagrijač višak volumena termičkog ulja nastalo širenjem odvodi se preko tampona (donji dio odzračne posude u kojem se višak ulja hladi) i ekspanzijskim vodom, u ekspanzijsku posudu. Radi opasnosti od oksidacije (starenja) termičkih ulja, ekspanzijska posuda i odzračna (tampon) posuda se ne izoliraju, čime se osigurava temperatura ulja u ekspanzijskoj posudi max. 60°C, pri kojoj je oksidacija minimalna (bezopasna). Ekspanzijska posuda se montira iznad najviše točke instalacije, radi osiguranja statičkog tlaka u sistemu. Ukoliko su radne temperature termičkih ulja više i postoji mogućnost da se u otvorenoj ekspanzionoj posudi prekorači temperatura od 60°C kao i u slučajevima gdje je s usvojenom radnom temperaturom prekoračena temperatura isparenja termičkih ulja pri atmosferskom tlaku, neophodno je primijeniti tzv. zatvoreni sistem, gdje se nivo ulja u ekspanzionoj posudi štiti sa jastukom inertnog plina (obično dušik – N2) pod tlakom. Zatvoreni sistem se primjenjuje također kod instalacija velikog kapaciteta gdje volumen ekspanzione posude ili situacija na terenu ne dozvoljava njenu montažu na najvišoj točki, nego se u tom slučaju



ULJA List 17/35 ona postavlja na najnižoj koti, a potrebni statički tlak se postiže upotrebom dušika. Iako DIN 4754 ne podržava to rješenje naša iskustva govore da ga je moguće primijeniti. Kompletan volumen termičkog ulja u instalaciji se nalazi u ispusnom rezervoaru, odakle se uljnom pumpom vrši puno punjenje instalacije i ispuštanje kod eventualnih popravaka.



ULJA List 18/35 4.2 Shematski prikaz različitih sistema

4.2.1 Shema otvorenog sistema sa pumpom na izlazu ulja iz zagrijača

1

M

89

7M

A

B

C

D

E

2

F



ULJA List 19/35

4.2.2 Shema otvorenog sistema sa pumpom na ulazu ulja u zagrijač

1

2

3

4

65



ULJA List 20/35

4.2.3 Shema zatvorenog sistema

1M



ULJA List 21/35 4.3 Principi regulacije temperature termičkog ulja na potrošaču



ULJA List 22/35 4.4 Elementi sustava

4.4.1 Zagrijač termičkog ulja Zagrijač termičkog ulja je potpuna automatska jedinica s prinudnom (kontroliranom) cirkulacijom. Najvažniji dio zagrijača predstavlja cilindrično savijena cijevna spirala, kroz koju cirkulira termičko ulje posredstvom cirkulacione pumpe i grije se. Zagrijači mogu biti vertikalne ili horizontalne izvedbe, a sastoje se od vanjskog plašta (na kojem su učvršćeni svi dijelovi opreme: komadni ormarić, ventilator, pumpa za gorivo, uljni vodovi)i unutarnjeg plašta (u kome se nalazi cijevna zmija), postolja i gornjeg poklopca (na koji se montira gorionik). Zagrijač je izveden u tzv. “blok” izvedbi, što znači, da je sva prateća oprema, potrebna za rad, montirana na kotlu, koji je odmah nakon priključenja svih potrebnih vodova i električne struje spreman za pogon. Kao gorivo za loženje mogu se upotrijebiti sve vrste ulja za loženje (do max. viskoziteta 300x10-6 m2/s) i plina, kao i kombinacija ulje - plin. Regulacija kapaciteta vrši se potpuno automatski i to jednostepeno, dvostepeno (50 do 100%) i modulirano u području 1:3. Posebnu izvedbu kotla (isporuka po narudžbi) predstavlja Elektro-VKS u kojem se termičko ulje zagrijava električnom energijom. Zagrijač je najvažniji dio instalacije u kojem se termičko ulje ohlađeno u potrošaču, ponovno zagrijava na radnu temperaturu. Dovođenje potrebne toplinske energije za zagrijavanje se vrši na dva načina: izgaranjem ulja za loženje ili plina električnom strujom

4.4.2 Cirkulaciona pumpa Osnovni zadatak cirkulacione pumpe u sistemu je održavanje termičkih ulja u cirkulaciji kroz zagrijač, sistem cijevi i potrošača. U indirektnim sistemima za zagrijavanje s termičkim uljima koriste se isključivo jednostepene centrifugalne spiralne pumpe kapaciteta od 10 – 250 m3/h i tlačne visine od 1,5 do 8,0 bar, s el. motornim pogonom. Cirkulaciona primarna pumpa se montira ili u povratnom vodu termičkog ulja ili na polaznom vodu termičkog ulja ( vidi 4.2). Osim primarnih pumpi razlikujemo i tzv. sekundarne cirkulacione pumpe kada je to neophodno, koje se montiraju u krugu potrošača i čiji je zadatak da održavaju konstantni protok ulja kroz potrošač i savladaju otpore u njemu i time pridonose preciznijoj regulaciji temperature. Najčešće primjenjivane standardne pumpe (do 320°C) izrađene su od posebne vrste lijeva (NL.38, NL.42) otpornog na visoke temperature sa produženom osovinom i posebno izvedenom konstrukcijom brtvljenja, osovine koja onemogućava propuštanje termičkih ulja. Ležajevi osovine su udaljeni od pumpe i na poklopcima su izvedena rebra za hlađenje.



ULJA List 23/35 Za posebne visoke radne temperature (do 400°C primjenjuju se tzv. “hermetik” pumpe u potpuno zatvorenom kućištu zajedno sa elektromotorom). Pumpe su montirane na vlastitom čeličnom postolju i spojkom povezane na pogonski elektromotor (oblik B3 – zaštita IP 44 – klasa izolacije B izrađena prema IEC – normama). Kod montaže pumpe potrebno je voditi računa da se težina cjevovoda kao i sile uzrokovane dilatacijom cjevovoda, ne prenese na pumpu. U tu svrhu se na usisnoj i tlačnoj strani pumpe ako je to potrebno montiraju elastični kompenzatori.

4.4.3 ODREĐIVANJE KARAKTERISTIKA CIRKULACIONE PUMPE TERMIČKOG ULJA 1. Kapacitet pumpe:

upu TcQG

ρ⋅∆⋅=

G [m³/h] kapacitet pumpe Q [kJ/h] Potrebna snaga ∆T [K] razlika polazne i povratne radne temp. termičkog ulja cpu [kJ/kgk] spec. toplinski kapacitet termičkog ulja, za srednju radnu temp. ρu [kg/m³] spec. masa termičkog ulja, za srednju radnu temp. (Izračun u Excel prilogu ) 2. Visina dobave: H=∆pk+∆pc+∆pp H [bar] visina dobave ∆pk [bar] pad tlaka u kotlu, vidi priloženu tablicu ∆pc A[bar] pad tlaka cjevovoda i armature instalacije ∆pp [bar] pad tlaka u potrošaču 3. Kontrola opasnosti od kavitacije: Mjesto najnižeg tlaka u sistemu je usisna strana pumpe i da bi se upravo na tom mjestu izbjegla pojava kavitacije, isparavanja termičkog ulja, potrebno je da tlak termičkog ulja na ulazu u pumpu



ULJA List 24/35 bude pozitivan, odnosno veći od tlaka isparavanja - zasićenja termičkog ulja pri danoj temperaturi, minimalno za vrijednost tzv. "sigurnosne visine tlaka". -energetska bilanca:

NPSHg

puHg

ph geo +⋅

−+⋅

=ρρ

p[bar] tlak u ekspanzionoj posudi, u zatvorenom sistemu tlak u hladnom stanju Hgeo statička visina ekspanzione posude pu tlak isparavanja pcA pad tlaka na usisnoj strani pumpe, cjevovod i armatura, od ekspanzione,

odzračne posude do pumpe P r i m j e r:

- instalacija, otvoreni sistem, kapaciteta: Q = 4,2 GJ/h (G=52 m³/h) - temperaturni režim: 280 °C / 240 °C ∆t = 40 °C - termičko ulje: cpu = 2,856 kJ/kgK ρu = 720 kg/m³ pu = 0,06 bar - geodetska visina ekspanzione posude: Hgeo = 5 m - cjevovod do pumpe: NO 100 1 cijevni luk , 90° 1 zaporni ventil 1 hvatač nečistoća a) tlak u ekspanzionoj posudi p = 1,01325 bar - atmosferski - otvoreni sistem b) pad tlaka na usisnoj strani pumpe 1) cjevovod:

dynAc

c Hcg

WdLp ⋅−

⋅⋅⋅= ξλ

2

2

2) armatura:

CdynAc

AA Hg

Wp ⋅−⋅

⋅=∆ ξξ2

2

( )100/9,13600

NOsmF

GW =⋅

=

- pretpostavka da je brzina u cjevovodu i armaturi približno jednaka:



ULJA List 25/35

19,02

2

=⋅

=−g

WHH dynCdynA

18,01,0

1018,0 =⋅=⋅=dL

C λξ

ξCL=0,25 ξA1 = 4,0 Zaporni ventil ξA2 = 6,0 Hvatač nečistoća Σξ = ξC + ξCL + ξA1 + ξA2 = 10,43

∆pC+A = Σξּ H =1,92 m SV =2,67 m ST Za odgovarajuću cirkulacijsku pumpu tip NTT 50-200/200: NPSH = 3,5 m ST h = 14,34 + 5 - 0,849 + 2,67 + 3,5 h = 19,34 - 7,1 h = 12,33 > Ø → energetska bilanca pokazuje da u ovako koncipiranoj instalaciji nema opasnosti od kavitacije. (kontrola kavitacije u Excel prilogu)

4.4.4 Ekspanziona posuda (odzračna tampon posuda) Uloga ekspanzijske posude u sistemu s termičkim uljem je prihvaćanje viška termičkog ulja nastalog širenjem pri zagrijavanju. (Koeficijent dilatacije ulja iznosi prosječno 0,00075°C.) Ekspanzijska posuda sistema mora biti tako dimenzionirana da može prihvatiti 1,5 (za instalacije do 1000 l ukupnog sadržaja) odnosno 1,3 (za instalacije preko 1000 l ukupnog sadržaja) puta volumen ekspanzije (V) kompletnog punjenja pri maksimalnoj radnoj temperaturi (DIN – 4754).



ULJA List 26/35 Ekspanzijska posuda u otvorenim sistemima se montira min. 0,5-1 m iznad najviše točke instalacije ali ne manje od 2.5m iznad usisa pumpe na taj se način osigurava statički tlak instalacije i onemogućava eventualna kavitacija cirkulacione pumpe ( provjera kavitacije u Excel prilogu). Kod zatvorenih sistema instalacije, gdje je ekspanzijska posuda u nivou instalacije, navedeni statički tlak se osigurava dodatnim tlakom dušika. Radi potrebe efikasnog i konstantnog odzračenja kod sistema gdje je pumpa na ulazu u kotao montira tzv. odzračna posuda kroz koju cirkulira cijela količina term. ulja i u kojoj se centrifugiranjem odvajaju zrak i eventualno isparenje termičkog ulja. Tampon posuda (također obavezni element instalacije) služi da se dio termičkog ulja nastao dilatacijom pri zagrijavanju (V) ohladi prije ulaska u ekspanzijsku posudu. Tampon posuda se montira između odzračne i ekspanzijske posude.

Ve [l] ØD H H1 H2 Hd A B C a b c d DN1 DN2 DN3

150 500 1427 850 1106 128 325 300 191 105 221 60 250 100 100 65

350 700 1863 1210 1542 166 425 350 265 105 221 95 340 150 150 80

500 800 1985 1300 1664 182 425 420 315 105 221 100 356 150 150 125



ULJA List 27/35 Nakon hlađenja u tampon posudu višak ulja se ekspanzijskim cjevovodom odvodi u ekspanzijsku posudu (njegov presjek je reguliran DIN 4754 – normom vezano za kapacitet instalacije i ne smije sadržavati nikakvih zapornih organa). Ekspanzijska posuda sistema termičkog ulja (Ve), mora biti tako dimenzionirana da može prihvatiti kompletan prirast volumena termičkog ulja (∆V), nastao pri zagrijavanju i to pri najvišoj radnoj temperaturi. Dilatacijski koeficijent termičkog ulja iznosi: β = 0,063 Vol.%/°C Prema DIN 4754 (VDI 3033) volumen ekspanzijske posude (Ve) u instalacijama ukupnog volumena (Vi) manjeg od 1000 l mora iznositi minimalno: Ve = 1,5 · ∆V dok u instalacijama ukupnog volumena većeg od 1000 l mora iznositi minimalno: Ve = 1,3 · ∆V Prema navedenim propisima izvedena je tabela za dimenzioniranje ekspanzijske posude:

Radna temperatura Ve = f · ∆V termičkog ulja

V = β × Vi (%) Vi < 1000 Vi > 1000

100 °C 6,5 9,8 8,5 150 °C 10,0 14,7 12,7 200 °C 13,5 19,5 17,0 250 °C 17,0 24,6 21,2 300 °C 20,2 29,3 25,4

Temperatura termičkog ulja u ekspanzijska posudi može iznositi maksimalno 60 - 70 °C. Dimenzije ekspanzijskog voda definirane su propisom DIN 4754 ovisno o ukupnom toplinskom kapacitetu instalacije:

Snaga zagrijača Ekspanzioni i preljevni kW cjevovodi DN

Cijevovodi za prežnjenje i odzračivanje DN

25 15 20 100 20 25 600 25 32 900 32 40 1200 40 50 2400 50 65 6000 65 80

120000 80 100 240000 100 150 350000 150 200



ULJA List 28/35 Radi lakše orijentacije pri projektiranju navodimo približne vrijednosti za izbor ekspanzijskih posuda u slučaju većih instalacija (ekspanzijske posude vertikalne izvedbe – zatvorene pod tlakom dušika) 1. Ve = 1 m3 (Efektivni volumen = 1,20 m3) ∆V = 0,92 m3

Vi = 4 – 5 m3 (Qi = cca 1,2 – 1,4 MW) - ekspanzijski vod → NO 65 - odzračna tampon posada: V = 150 l

2. Ve = 2 m3 (Efektivni volumen = 2,30 m3) ∆V = 1,75 m3







Vi = 24 – 30 m3 (Qi = cca 5,8 – 7 MW) - ekspanzijski vod → NO 125 - odzračna tampon posada: V = 500 l



ULJA List 29/35

4.4.5 Ekspanziona posuda (blok izvedba) sa odzračnom i tampon posudom (atmosverska)

Ve [m3] D1 D2 A B H1 H2 H3 H4 G [t]

0,2 460 310 1435 600 830 630 1460 500 0,3

0,5 710 410 1630 700 955 755 1710 500 0,6

1,0 810 510 2200 1000 1150 900 2050 640 1,0

Ve [m3] 0,2 0,5 1,0

N01 50 50 80 Povrat termičkog ulja iz instalacije

N02 50 80 100 Odvod termičkog ulja na cirkulacijsku pumpu

N03 80 80 80 Odzračivanje

N04 25 25 32 Ispust

Ve [m3] ØDV L L1 l DN1 DN2 DN3 DN4 G [t]

2 1000 2060 1600 230 80 80 50 50 1,0

3 1500 2635 2000 318 80 80 50 50 1,5



ULJA List 30/35 4.4.6 Ekspanziona posuda zatvorena tlačna

Ve [m3] ØD H H1 H2 DN1 DN2 ∆V [m3] G [t]

1 1000 1640 1180 230 32 65 0,92 0,8

2 1200 2150 1640 255 40 80 1,75 1,2

3 1200 2950 2440 255 40 80 2,40 1,5

5 1400 3400 2804 298 50 125 4,00 2,3

7 1600 3700 3008 346 65 125 5,75 3,8



ULJA List 31/35

4.4.7 Ispusna posuda Ispusna posuda se nalazi ukopana ispod nivoa tla kotlovnice i služi za ispuštanje ukupnog sadržaja instalacije kod popravka i prvog punjenja. Montira se samo kod instalacija sa sadržajem većim od 1000 litara. Na posudu su povezani ispusni vodovi potrošača, svih cjevovoda, zatim ispusni i preljevni vod ekspanzijska posude. Preko nje se vrši (osim pražnjenja) i punjenje instalacije pumpom: za instalacije do 3m3 upotrebljava se ručna krilna pumpa, dok se za veće instalacije upotrebljava uljna vijčana pumpa s elektromotornim pogonom.

V [m3] ØD A B C D E F H L M N

5 1600 3192 2500 346 1500 500 150 500 300 1400

10 1600 5292 4600 346 2200 1000 150 350 300 1400

15 2000 5046 4200 432 2600 1000 100 350 300 1760

20 2000 6646 5800 432 3800 1000 100 350 300 1760

30 2000 9806 8960 432 - 1000 3917 100 350 300 1760



ULJA List 32/35 4.4.8 Cjevovod, armatura Radi visokih temperatura termičkih ulja cjevovodu treba posvetiti posebnu pažnju. Propisani kvaliteta cijevi: do temp. 200°C bešavne cijevi prema HRN C.B5.021 ( EN 10216-1), a za više temperature bešavne cijevi prema HRN C.B5.022 (EN 10216-2). Spajanje cjevovoda vrši se zavarivanjem, osim na mjestima gdje temperatura termičkih ulja ne prelazi 50° i mogu se upotrijebiti navojni spojevi (ali dimenzije do 5/4”). Svi zavarivački radovi moraju biti izvedeni od strane stručnih i atestiranih zavarivača. Kako kod radnih temperatura termičkih ulja dolazi do velikih dilatacija cjevovoda, potrebno je ugradnjom kompenzatora, kompenzirati te pomake i naročito paziti na zavješenje cjevovoda. Također radi visokih temperatura obavezno je izolirati kompletnu instalaciju (osim ekspanzione posude i tampon posude). Radi ilustracije 1 m2

neizolirane površine sa 300°C odaje cca 16 MJ/h. Armatura za instalaciju sa termičkim uljem je vrlo važan dio postrojenja i radi posebnih zahtjeva nepropusnosti izrađuje se od kvalitetnih materijala kao: sivi lijev s kuglastim grafitom (kvaliteta SL.20 do 300°C odnosno NL.38 – iznad 300°C) za kućišta, a nehrđajući čelik (Niro) za osovinu i pladanj. Brtvljenje kod armature, sa klasičnom priteznom brtvenicom je efikasno samo do 150°C, dok se za više temperature upotrebljava obavezno armatura brtvljenja sa čeličnim mijehom, koja je apsolutno nepropusna. Radi visokih radnih temperatura termičkog ulja u spomenutim instalacijama (200 - 350 °C) pred zapornu armaturu se postavljaju posebni zahtjevi i ne može se primijeniti zaporna armatura standardne(za toplu vodu - paru). Prema DIN standardu br 4757 za radne temperature do 200 °C za izradu kućišta ventila dozvoljava se upotreba ljeva sa lamelnim grafitom minimalne kvalitete GG20 (DIN 1691). Za radne temperature iznad 200 °C do 350 °C obavezna je primjena ljeva s kuglastim grafitom GGG 42.3 (DIN 1693). Osnovni uvjet za primjenu zaporne armature u sistemu termičkog ulja je apsolutna nepropusnost ventila. Navedeni uvjet, uz sve pokušaje usavršavanja, klasična armatura s brtvenicom ne zadovoljava i prišlo se izvedbi s tzv. "metalnim brtvenim mijehom", koja jedina garantira apsolutnu nepropusnost ventila.



ULJA List 33/35

Slika: Zašto ventil s mijehom

U ovom slučaju je funkciju klasične brtvenice preuzeo "metalni mijeh" (Faltenbag) izrađen iz niro čelka, koji je jednom stranom učvršćen za kućište ventila, a drugom za osovinu. Na taj način je prolaz osovine kroz kućište apsolutno zabrtvljen što e inače najkritičniji dio ventila. Ventili za termičko ulje izvode se u standardnim dimenzijama s prirubničkim spojevima NP16. Normalno se izrađuju kao prolazni/zaporni ventili, dok se na posebni zahtjev mogu dobiti i ventili u kutnoj izvedbi (DN 65 do DN 100). Materijali: - kućište i poklopac lijev s kuglastim grafitom (GG 42.3) - osovina čelik - tanjur čelik - mijeh nehrđajući čelik (XcrNiTi189)

Tehnički podaci DN Ξ KVs15 2,3 5,820 4,4 7,525 3,9 12,432 5,4 17,340 4,3 30,350 4,7 45,265 5,7 69,580 4,3 121,1

100 4,7 181,0125 4,7 283,0150 4,7 407,0


PROJEKTNE PODLOGE

ZAGRIJAČI TERMIČKOG

ULJA VERZIJA: II List 34/35

VRELOULJNI KOTLOVI VKS - TEHNIČKI PODACI VRELOULJNI KOTLOVI VKS - TEHNIČKI PODACI

TipTip VKSVKS 100100 200200 300300 400400 600600 700700 10001000 12501250 15001500 20002000 30003000

Nazivni učin kW 80-150 150-250 250-350

350-500

520-650

650-750

750-1000

1000-1400

1400-1750

1750-2500

2500-3500

Ogrijevna površina m² 6,5 10,5 14,7 18,5 24,5 29 39 59 64 92 118 Sadržaj term. ulja lit. 38,6 77 147 170 292 337 495 700 1202 1710 2686 Normalna razlika temp. term. ulja ∆t °C 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40Normalni pad tlaka term. ulja kroz kotao bar 1-2,2 0,8-2,2 0,5-1 1,5-3

1,5-2,5

2,5-3,5 1,5-3,5 2-4 2-4 2-4 2,5-5

Prikjučak term. ulja (P) NO 32 32 50 50 65 65 80 100 100 125 125 Stupanj iskorištenja* % 88-89 88-89 87-89 88-89 88-89 88-89 88-89 88-89 88-89 88-89 88-89Potrošnja extra lakog ulja kg/h 7,6-14,4 14,4-24 24-34 27-49 50-63 63-73 73-97 96-135 135-170 170-242 240-340Potrošnja prirodnog plina Nm³/h 8,8-16,6

16,6-27,7 27-39 31-56 58-73 73-84 84-112 111-156 155-195 194-279 275-390

Instalirana snaga kW 5 8 10 12 14 17,5 22 25 27 33,5 62Dimenzije kotla

A mm 1500 1650 1575 2300 2300 2580 2970 3750 3650 3750 4800ØB mm 790 930 1228 1120 1280 1300 1450 1450 1850 2300 2360C mm 1600 1750 1675 2400 2400 2710 3090 3900 3800 3900 5000D mm 1140 1280 1495 1470 1650 1680 1800 1800 2200 2700 2760

ØE mm 200 250 250 250 300 300 350 350 450 500 550F mm - - - 1450 1620 1540 2420 2420 2850 3300 3360G mm - - - 3300 3300 3580 3970 4750 4650 4750 5800

Težina kg 450 750 1255 1400 1850 2080 3100 3800 4800 6200 8600Napomena:

* Stupanj iskorištenja izražen je za režim rada temp. term. Ulja 200/240°C. Moguće su i horizontalne izvedbe kotlova. (Za dimenzione podatke posebno se obratiti).

U težinu kotlova nije uračunato termičko ulje.Mogući su kotlovi većeg nazivnog učina ( Za dimenzione podatke posebno se obratiti).

Zadržano pravo izmjene:www.kotlovi.hr [email protected]

ZAGRIJAČI TERMIČKOG

ULJA PROJEKTNE PODLOGE

VERZIJA: II List 35/35


Projektne podloge

Documents

Transcript of Projektne podloge