Varmoliekedel
Dampkedel ?

ANVENDELSE af Vand & Vanddamp

Vand og vanddamp har traditionelt været bredt anvendt som energi-bærende medier i både kraft- og varmeanlæg. Danmarks store elkraft-værker og alverdens A-kraftværker anvender vanddamp til tubinerne der driver de store generatorerne. Den gammeldags stempelmaskine til damp er også blevet re-designet til at kunne bruges i forbindelse med elproduktion på CO2-neutrale brændsler.

FORDELE med Vand & Vanddamp

Vand er en af de mest effektive varmebærere som eksisterer, og i den tørmættede  dampfase indeholder den endog væsentlig mere energi -  og så er den samtidig en meget effektiv varmeafgiver og modtager (høj varmeovergangstal ved fordampning og kondensering).

ULEMPER med Vand & Vanddamp

Men ved høje temperaturer kræver vand og tørmættet damp et tilsvarende højt driftstryk. På mange industrielle varmeanlæg er en meget høj temperatur på varmebæreren af afgørende vigtighed, da det sikre en høj intensitet og dermed ydelse på produktionsanlægget. Dette kan i praksis være meget dyrt og problematisk at etablere med vand og damp, netop pga. det deraf følgende høje driftstryk. Højtrykssystemer kræver beholdere , komponenter, armatur og rør i meget kraftig udførelse  - og det kræver særlige foreskrifter for pasning og vedligeholderlse.

OLIE istedet for Vand & Vanddamp

Alternativet til damp og vand er kedler med termisk olie som varmebærende medium. Disse kedler har mange navne - det kaldes for hedtoliekedler, hedtolieanlæg, varmoliekedler og varmolieanlæg, men det er den samme type kedler. Den specielle termiske olie kaldes også VTO (hvilket står for Varme Transmissions Olie), og denne opvarmningsform kræver ikke tryksatte systemer ved temperaturer over 100°C, som det er tilfældet med vand/vanddamp. VTO kan ved atmosfæretryk arbejde i et valgfrit område op til over 300°C. Til sammenligning ville anvendelse af vand eller damp ved denne temperatur kræve et tryk på 85 bar. Der er flere fordele ved opvarmning med hedtoliesystemer ift. dampsystemer.

 

___________________

De 8 store argumenter
for at vælge opvarmning med olie (VTO), fremfor opvarmning med damp :

 

1)  Høje driftstemperaturer
       typisk op til 300°C
       ved atmosfæretryk

Ved høje temperaturer kan anlæg, hvad enten det er varmevekslere, reaktorer, valser, paneler eller andre varmeforbrugende enheder – transmittere mere varme end ved lave temperaturer. Man kan opnå høje procestemperaturer og/eller man kan begrænse størrelsen af de termiske anlæg med høje temperaturer. Alt dette uden at skulle dimensionere trykbeholdere op efter høje tryk.

4)  Intet varmetab pga. varmt
       kondensat og flashdamp

Damp der kondenserer indeholder en meget stor mængde energi, der returneres til kondensattanken (fødevandstanken) som varmt vand og som flashdamp (fra genfordampning efter vandudlader). Kun med kondensatunderkøling kan man minimere dette tap, og dermed holde en rimelig varmeøkonomi. Med hedtolie sker der ingen fordampning og ingen temperatur-udligning som i fødevandtanke. Den temperatur der er tilbage den tilbagegående olie, bliver blot øget når den gennemløber hedtoliekedlen. Varmetab er kun fra rørføring og komponenter, hvilket minimeres med almindelig god og rigelig isolering.

5)  Ingen risiko for
       korrosion & frostsprængninger

Hedtoliekredsen er helt lukket og er uden ilt. Olien indeholder ingen korrosive stoffer. Olie fryser heller ikke, og kan derfor ikke give anledning til frostsprængningen ved stilstand. Faktisk anvendes olie på f.eks. Norske olieplatforme i polarområder, i stedet for vand til almindelig centralopvarmning.

6)  Lave vedligeholdelsesomkostninger

Der kræves kun en cirkulerende olie – ingen tilsætninger, behandlinger og doseringer. Hedtolien pumpes let rundt i systemet, idet den specielle termiske olie ved de høje temperaturer omkring de 200°C faktisk er lige så tyndtflydende som vand ved 50–60°C

7)   Støjsvag - ingen faseovergange
       og ingen dampslag

Når vand fordamper og damp kondenseres sker der nogle meget voldsomme ændringer i volumener. Dette  giver stedvis meget højehastigheder, og eftersom der både er vand og damp til stede samtidig, vil der være vandpartikler der slynges rundt og som dermed forårsager både støj og vibrationer. I hedtoliesystemer er olien uden faseændringer og gennem-strømmer kedler, rør og armatur med en kontrolleret og lav hastighed. Erfaringen viser at driftspersonalet ofte bemærker at systemet er så god som lydløst. Det er så enkelt at hvis det ikke er tilfældet, så er der noget der ikke kører optimalt – en anden god måde at holde øje med om anlægget er i god driftstilstand.

8)   Let af betjene - ingen krav
      til kedelpasserautorisation

Der kræves ikke egentlige trykbeholdere i et hedtoliesystem, og de er derfor undtaget af Arbejdstilsynet skærpede regler for drift, registrering og kontrol af dampkedler og trykbeholdere.
 

___________________

Vigtighed af korrekt VTO Systemdesign

Et korrekt og forsvarlig systemdesign er af afgørende vigtighed for alle typer termiske anlæg, når der arbejdes ved disse høje driftstemperaturer. Men hedtoliesystemets udformning kræver en særlig ingeniørmæssig kompetance, og for at sikre dette kan man med fordel anvende AB&CO som totalentreprenør af systemet. Ingeniører hos AB&CO har designet og stået for leverance af adskillige totalløsninger til hele verden i mere end 20 år.

Design af TT BOILERS hedtoliekedler

AB&CO · TT BOILERS  fremstiller de såkaldte VTO kedler. De kan valgfrit leveres i vandret udførelse (med lav højde), eller i lodret udførelse (med lille grundareal). De leveres isoleret med rustfri inddækningsplader komplet med brænder, sikkerhedsarmatur, ventiler, instrumentering og styreskab monteret, samt med fuld dokumentation herunder nødvendige certifikater. VTO kedlerne er opbygget med spiraler af sømløse rør. Den termiske olie opvarmes under gennemstrømning indvendig i rørene. Varmen tilføres olien primært som strålevarme i forbrændingskammeret, hvor den inderste cylindriske rørspiral og en plan oprullet rørspiral udgør hhv. kammerets væg og endebund. Herved undgås udmuringsmateriale i forbrændingskammeret. Forbrændingsgassen afkøles herefter i den ydre konvektionsdel, ved den varme røggas strømning imellem rørspiralerne. Det termiske design sikrer et lille olievolumen ift. ydelse, samt mulighed for optagelse af termiske udvidelser som følge af de høje temperaturer.

Som standard er kedlerne forsynet med internationalt anerkendte brænderfabrikater i absolut højeste kvalitet - til naturgas, fyringsolie, sværolie eller til kombinationer af disse. Specielle ønsker til brænderudformning kan imødekommes. Alle VTO hedtoliekedler bliver før afsendelse kontrolleret og funktionstestet.

Særlige Varianter

Udover standardudførelsen kan VTO hedtolie-kedlerne leveres i f.eks. følgende varianter:

• 100% kundetilpasset i alle detaljer
   

• Røggaskedler
   

• VTO-koblede varmevekslere
   

• Elektrisk opvarmet
   

• ATEX (EX-udførelse)
   

• Rustfri stål
   

• Komplette systemer på bundramme
   

• Indbygget i container.

Kedler og hedtoliesystemet som helhed konstrueres og bestykkes iht. DIN 4754. Trykbeholdere iht. AD-Merkblätter eller ækvivalente EN normer. Heudover følger man i Danmark Brandteknisk Vejledning Nr. 20 (den ratificerede udgave fra 2003 efter PED indførelse), med mindre man vælger at anvende sikkerhedsforeskrifter der erstatter disse.

Temperaturgrænserne afhænger af de eksakte omstændigheder, men for at sikre en lang levetid på den termiske olie, bør temperaturen ligge moderat.

På mineralsk olie er fremløbs-temperaturen typisk 280°C og returtemperatur 240°C. Dette temperatur-sæt kan i visse tilfælde sættes op til 300°C/260°C. Temperaturdifferencen på 40°C medfører et moderat flow. Til tider ønskes en temperaturdifferens på blot 20°C, hvilket giver dobbelt så stort flow med større rør i såvel kedlen og i systemet og dobbelt så store pumper, hvilket betyder at systemet alt andet lige blive noget mere bekosteligt.

Hedtoliekedlen er, udover brænder og blæser, forsynet med bl.a. sikkerheds-udstyr, herunder termostater, flowkontrol samt brænderarmatur, overvågnings-udstyr, automatik samt styring for fx. sekvensopstart, indbygget i den påmonterede kontroltavle.

Oliens cirkulation sikres med en speciel varmebestandig centrifugalpumpe, der placeres ved tilgang til kedlen – det koldeste sted. Dette giver den mindste varmebelastning af pumpe og el-motor, samt følgelig også den mindste risiko for kavitation af pumpe (fordampning af oliebestanddele som følge af lavt tryk på pumpens sugeside). Pumper trykker således den termiske olie igennem kedlen og derefter ud til en eller flere forbrugere – varmevekslere, forvarmere, valser, reaktorer, tanke, varmespiraler, ovne eller andet termisk udstyr.

Fremløbstemperaturen på den termiske olie styres på hedtoliekedlen. Ved tendens til vigende temperatur vil brænderens kapacitets sættes op og dermed vil kedlen opretholde en konstant fremløbs-temperatur. Fremløbstemperaturen skal altså ikke sættes op eller ned afhængig af et ændret varmebehov ude hos forbrugeren. Det ville svare til at sætte spænding på en el-installation op fra 220V til f.eks. 270V, når man havde behov for mere strøm.

En ændring i varmeydelse vil forekomme som følge af et ændret varmebehov ude hos forbrugerne. Dette bliver opfanget af en temperaturtransmitter, der vil registrere en temperatur på forbrugeren der adskiller sig fra et på forhånd bestemt temperatur set-punkt. Når dette sker vil signal til f.eks. en 3-vejs reguleringsventil (volumenregulering) ændrer den del af den termiske olie, der går gennem forbrugeren, og den del der går uden om samme (by-pass af samme). Ved et reduceret varmebehov, vil en større mængde olie gå uden forbrugeren og retur til kedlen uden afkøling.

Specielt for hedtoliesystemer er det vigtigt med en effektiv udluftningstank, eftersom ilt med tiden kan ødelægge oliens termiske egenskaber. Tanken anvendes endvidere til at afkoge flygtige gasser og vanddamp. Endvidere forefindes på systemet en sikkerhedsventil, der ved fejlagtig afspærring på strengen kan trykudligne til pumpens sugeside. Systemet er bestykket med specielt armatur og rørføring, der er temperatur- og oliebestandigt samt 100% tæt i godset. Derfor bruges som minimum sejjern GGG40.3 eller stålstøbegods til armatur, og altid kun de helt lukkede såkaldte bælgsæde ventiler.

Hedtoliesystemet projekteres i høj grad efter de faktiske omstændigheder, - med en gennemtænkt rørføring med anvendelse af bl.a. kompensatorer og flexslanger, der kan optage de termiske udvidelser og vibrationer, og kun svejste eller flangede samlinger.

Skal hedtoliesystemet anvendes til opvarmning af procesluft, er forbrugeren en såkaldt hedtolie-kaloriferen. Det er en varmevekslere der består en hedeflade af glatte rør eller af specielle ribberør, der bestryges udvendig af procesluften og indvendig gennemstrømmes af den varmetermiske olie. Løsningen med ribberør anvendes for at få en rimelig kompakt og økonomisk størrelse på kaloriferen. Såfremt der anvendes ribberør med ribber af aluminium, sikres vederhæftigheden af aluminiumsfinnerne med de såkaldte compound finnerør, der er fremstillet som et aluminiumsrør ekstruderet udenpå et rustfrit stålrør - hvorefter finnerne drejes op af aluminiumsrøret. Dermed bliver kontaktfladen mellem aluminium og rustfrit stål hele rørets hhv. indvendige og udvendige overflade.

Pga. de store termiske udvidelser konstrueres kaloriferen med moduler á max. 3 rørrækker, med vendekammer i hver ende - hvoraf det ene vendekammer er "flydende" i kanaltværsnittet, dvs. at rørene kan udvide sig uden at forårsage kritiske spændinger.