
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.
