Ultraszuperkritikus vizet előállító kazán kifejlesztése

A kazánt társaságunk a Kerogoil Zrt megbízásából fejlesztette, tervezte, valamint a Kerogoil Zrt megbízásából és nevében sikeresen járt el a kiviteli tervdokumentáció TÜV által történő engedélyeztetése érdekében.

A berendezés adatai:

Maximális állandó szuperkritikus vízteljesítmény: 12 t/h (3,3333 kg/sec)

Névleges állandó szuperkritikus vízteljesítmény: 10 t/h (2,7778 kg/sec)

Minimális állandó szuperkritikus vízteljesítmény: 5 t/h (1,389 kg/sec)

Tervezési nyomás: 420 barg.

Engedélyezési nyomás: 420 barg.

Max. üzemi közegnyomás: 415 barg

Víz kilépő nyomás: 400 barg

Víz kilépő hőmérséklet: 600 °C

Max. tápvíz belépő hőmérséklet: 45 °C

Tüzelőanyag: Földgáz

Kazánon átáramló minimális tápvíz-mennyiség 5t/h

A kazán üzemeltetéséhez szükséges tápvízminőséget a vízkezelő leírása szerint kell biztosítani.

Kazán általános leírása:

A kazánbelépő közeg tervezési adatai Közeg: Víz Hőmérséklet: +5…+45°C Nyomás: ≤415barg

A tervezési folyamat során a logisztikai költségek minimalizálásnak érdekében a kazán fekvő elrendezésű, kb. 20’-as szabványos konténer méretű, hőszigetelt konstrukcióra esett a választás.

A kazán tetején található égéstermékgyűjtő csatorna egy darabban leszerelhető a könnyebb szállítás érdekében.

A konténer 7110x2438 mm-es alapkeretében helyezkednek az az égők.

Az alapkeret 5 szakaszra van osztva. A szakaszokban oldalanként egymással szemben 2-2 db égő helyezkedik el.

A szakaszhatárokon kerámiafalak támaszkodnak fel, melyeknek kettős szerepük van: megtámasztani az alsó két csőköteget (un. elgőzölögtető) és túlhevítő csőköteg), valamint a megfelelő füstgáz áramlás biztosítása.

A konténer hosszabb falait viszonylag kisméretű, könnyen szerelhető, hőszigeteléssel ellátott lemezpanelek borítják, melyeknek szerepe a karbantartási munkálatok és a vizsgálatok egyszerűbb elvégzése.

A konténer végein nyitható ajtók vannak, melyek elzárják a külvilágtól a kollektorokat, az azokat összekötő csöveket és a csőfordulókat.

A kazán fűtéséről oldalanként 10-10 db gázüzemű Premix MFG-600 típusú szőnyegégő

gondoskodik. Az égéslevegőt oldalanként 1+1 (1 db üzemi és 1db tartalék) ventilátor szolgáltatja.

A ventilátorok szívóoldalára porleválasztó kerül, melynek feladata az esetlegesen a levegőben

található szennyeződések égőbe kerülés megakadályozni.

A ventilátorok fordulatszám szabályzása nyomásról történik, így biztosítva a kifúvó oldali

megfelelő nyomást.

A ventilátorok utáni gerincvezetéke D800-as, az égőnként lecsatlakozások DN125 méretben

készülnek és mindegyik égő elé 1-1 motoros és kézi üzemeltetésű pillangószelep kerül beépítésre.

A DN125-ös le-csatlakozások flexibilis, tömlőtörés elleni levegőnyomás kapcsolóval ellátott

tömlőkön csatlakoznak az égőkhöz.

Az égők gázellátása az oldalanként DN100-as gerincvezetékekről történik. Az égők DN40-

es leágazásokon keresztül kapcsolódnak a gerincvezetékhez. Minden gáz leágazásba kettőszárású

mágnesszelep, illetve motoros működtetésű pillangószelep kerül. A szerelvények után DN40/DN32

koncentrikus csőszűkítők kerülnek beépítésre és DN32-es flexibilis csövekkel kerülnek rákötésre az

égőkre.

Az égők fölött három sorba kapcsolt csőköteg található, melyből térben az alsó kettő

nagyszilárdságú hőálló kerámiafalon, míg a felső acélvázon támaszkodik fel. Az égőkből kiáramló

füstgáz végighalad mind-három csőkötegen, majd az eltávolítható égéstermékgyűjtő csatornán

keresztül a kéménybe jut, melyhez nemfémes kompenzátorral csatlakozik, melynek szerepe a

hőtágulás okozta alakváltozások kompenzálása, valamint rezgéscsillapítás.

A csőkötegek technológiai sorrendje és szerepe normál üzem során a víz betáplálás felől a

nyomócsonkig a következők:

 

Tápvíz előmelegítő:

A tápvíz a magasnyomású szivattyú felől (High-Pressure Pump unit) flexibilis csöveken

keresztül a tápvíz kollektorba érkezik, majd a csőköteg osztóján keresztül áramlik tovább a

legfelső, az égőktől legtávolabb eső Ø26,9x4-es, 1.4903 (P91) anyagból készült bordás csövekből

álló csőkötegbe, végül az előmelegített közeg kollektoron keresztül tovább áramlik a következő

technológiai lépcsőre.

A technológiai lépcső végén az áramló közeg paraméterei a következők:

Közeg: víz

Kilépő hőmérséklet: +365°C

Nyomás: 410 barg

 

„Elgőzölögtető”:

A tápvíz előmelegítő kollektorából a közeg a tápvíz előmelegítő osztóján keresztül az

égőkhöz legközelebb eső legalsó, részben besugárzott Ø26,9x5-ös, 1.4903 (P91) anyagból készült

csőkötegen keresztülhaladva az „elgőzölögtető” kollektorába érkezik.

A technológiai lépcső végén az áramló közeg paraméterei a következők:

Közeg: szuperkritikus víz

Hőmérséklet: +455°C

Nyomás: 420 barg

 

„Túlhevítő”:

A közeg az „elgőzölögtető” kollektorából a túlhevítő osztójába érkezik, majd a Ø26,9x6-os,

1.4990 (Sanicro 25) anyagból készült túlhevítő, középen elhelyezkedő csőkötegen áthaladva, a

túlhevítő kollektorán keresztül a nyomócsonkba érkezik.

A technológiai lépcső végén az áramló közeg paraméterei a következők:

Közeg: szuperkritikus víz

Hőmérséklet: +600°C

Nyomás: 420 barg

Szilárdsági számítás:

A szilárdsági számítás kivonatos eredményét a KTH-044-011-001 Szilárdsági számítás dokumentum tartalmazza. Tekintettel az igen magas tervezési nyomásokra és hőmérsékletekre, a nyomástartó berendezésbe épített anyagoknál több esetben a 100 000 órához tartozó kúszási szilárdság lett figyelembe véve 1,25-ös biztonsági tényezővel! A kúszási szilárdsági értékkel számolt elemek a szilárdsági táblázatban külön fel vannak tüntetve. A jelentős igénybevétel, valamint a kúszási szilárdsággal való szilárdsági számítás miatt a kazán élettartama ennek megfelelően alacsonyabb. Normál esetben az élettartam 25 + 15 év. Jelen esetben a kazán élettartama 10 + 5 év, illetve 80 000 h + 40 000 h. Fentieknek megfelelően a kazán különösen igénybe vett részeit folyamatosan ellenőrizni kell, illetve 80 000 h üzemóra, vagy 5000 indítás után a kazán anyagainak változását vizsgálni szükséges. A vizsgálati programot vezető tervező készíti külön dokumentumként. A kúszás ellenőrzéséhez szükséges szemölcsök elrendezését a „Kilépő vezeték KTH-044-214-017” számú rajz, a kúszás mérésekkel kapcsolatos előírásokat pedig a kezelési utasítás tartalmazza.

7wm.jpg