TT BOILERS dampanlæg i mange varianter - til effektiv og økonomisk procesopvarmning

Damp til Procesopvarmning

Siden forrige århundrede har damp været anvendt som varmemedium i industrien. I dag anvendes tillige andre medier og her kan specielt fremhæves varme-transmissionsolie (VTO) som bruges i forbindelse med hedtolieanlæg, og hvor man i modsætning til damp trykløst kan opnå driftstemperaturer helt op over 300°C. I sammenligning med damp har varmetransmissionsolie såvel stærke som svage sider ift. damp.

Dampens fordele som varmebærer, og det faktum at dampteori i dag er langt mere velkendt og implementeret i tekniske uddannelser end det er tilfældet for f.eks. varmetransmissionsolier, gør at damp stadig er dominerende til procesopvarmning i industrien - og sådan vil det være mange år frem.

I denne tekst vil alene forhold omkring damp blive behandlet, mens sammenligning med hedtolie behandles med dette link.

Teorien bag dampopvarmning

For at forstå designet af alternative typer dampanlæg, er det nødvendigt at man sætter sig lidt ind i teorien om damp og dens overordnede termiske forhold. Som nævnt er årsagen til at man bruger damp som varmebærer i industrielle processer er først og fremmest pga. de høje temperaturer som man kan opnå. Høje temperaturer er helt afgørende nødvendige i industrielle applikationer, da disse sikrer den højeste intensitet og kapacitet på produktionsanlægget - man får en meget høj varmeoverførsel i processerne og sikrer dermed at de forløber hurtigere.

Dette fremgår i teorien for termodynamisk, hvor varmeovergangen følger følgende udtryk :

Q = k · T (diff) · F

Q : Varmeovergang / Kapacitet / Ydelse
k : Transmissionstal og Overgangstal
T : Temperaturdifferencen på medierne
F : Varmeoverførende areal

Men ikke kun T (diff) er høj for damp; også k-værdien er høj. Damp overfører også varmen effektivt under fordampning og kondensering. Man kan sige at den behøver ikke så meget T(diff) og heller ikke overførende areal (F) til en given kapacitet - dampen har hermed et generelt højt varmeovergangstal i forhold til f.eks. termisk olie eller tryksat vand over 110°C (kaldet hedtvand).

Endvidere kan følgende andre fordele nævnes i forbindelse med proces-opvarmning med damp:

Stabil og konstant temperatur under kondensering (og fordampning)
God varmefordeling over hele den varmeoverførende flade.
Små dimensioner i returledning.

Ulemperne ved damp som varmebærer (dvs. kondenserende damp og fordampende vand), er bl.a. de meget høje tryk der skal til for at få de ønskede temperaturer, de store rørdimensioner på damprør ved moderat lave tryk, støj, korrosion og ikke mindst problematikken omkring regulering og styring af den optimale kondensering af dampen. De høje temperaturer sammen med de høje tryk betyder at myndigheder (Arbejdstilsynet) opstiller nødvendige skærpede krav til trykbeholder-konstruktionen, dampsystemet, pasning af kedlen med kvalificeret personel, specielle omstændigheder omkring installation o. lign.

Driftsøkonomisk og i et CO2 sammenhæng har damp endvidere den store ulempe at processen med kondensering indbefatter et meget stort varmetab, der sker når dampen er kondenseret ved høje tryk og temperaturer, og herefter trykreduceres tilbage i en atmosfærisk kondensattank. Hvis der ikke er etableret en særlig varmegenvinding her, så vil der genfordampe meget i kondensat-ledningen, og denne damp vil forsvinde til omgivelserne i kondensattanken. Man taler her om kondensatvarmetabet og det kan være helt op over 20%.

Damp til opvarmning, der kaldes tørmættet damp (damp på kogepunktet) bruges meget i temperaturer op til ca. 200°C, hvor trykket er højt (15 bar) men dog stadig er moderat. I visse tilfælde anvendes dampkondensering op mod de 300°C, men dette kræver naturligvis specielle materiale og konstruktioner, dvs. meget dyre komponenter i den krævede kvalitet da trykket her er over 90 bar. Damp til turbinedrift er meget overhedet (opvarmet væsentligt over sit kogepunkt) og hører til en helt anden anvendelsesområde. Dog ses det ofte at man udtager damp på de sidste trin af en turbine, hvor dampen er tæt på kogepunktet (kondenseringspunktet).

I det efterfølgende er det forudsat at damp er tørmættet, dvs. til opvarmnings-formål.

Valg af dampanlæg

Hvis man således har valgt at skulle anvende damp til opvarmning, vil det herefter være fornuftigt lige at sondere mulighederne med alternative dampanlæg.

Ved dampkapaciteter under 2 - 2500 kg pr. time er valgmulighederne interessante. For her er der to typer industrielle dampanlæg, der bør overvejes – nemlig dampgeneratoren og den klassiske dampkedel.

I kapaciteter over dette, vil dampkedlen være oplagt, da fordelene er oplagte.

Du kan gå direkte til sammenligningstabel mellem de to kedeltypers fordele og ulemper, men i det efterfølgende er kedeltyperne beskrevet hver for sig, herunder de grundlæggende forskel i design og egenskaber.

Dampkedlen

Den klassiske 2 og 3-træks røgrørskedel er den "gammeldags type" dampkedel og den meget udbredt i anvendelse, særligt til de store dampydelser. Arbejdsprincippet fremgår af denne TT BOILERS animation (kræver Windows Media Player).

Disse røgrørskedler har et meget stort tryksat volumen af fødevand og damp. Som 3-træks kedler har de generelt høje virkningsgrader, mens 2-træks kedler har en noget lavere virkningsgrad, - specielt høj virkningsgrad opnås når de leveres med economizere (røggaskølere) der forøger kedlens totale hedeflade. Her køles røggassen og forvarmer dermed fødevand eller en ekstern varmebærer til andre formål (sidstnævnte kan oftest give den højeste totale virkningsgrad).

Fordelene ved at bruge dampkedlen ift. dampgeneratoren, er først og fremmest forbundet med at den indeholder en meget stort mængde fødevand der ligger med stort energiindhold dvs. på fordampningstemperaturen, og dette udgør en hensigtsmæssig dampbuffer til stærkt varierende belastninger. Med faldende damptryk, vil der med det store volumen ske en opflashning (eller genfordampning) fra vand til damp der der tage de mest ekstreme og kortvarige (sekunders) spidsbelastninger.

En anden fordel som dampkedlen har er muligheden for at arbejde med damptryk under 3 barg, hvor dampen har et relativt stort specifikt volumen, fylder meget og derfor kræver store dimensioner i de dampførende rør.

Men det store volumen af damp og vand, giver en stor og dyr trykbeholder, hvilket derfor giver en høj anskaffelsespris for denne kedeltype.

De klassiske dampkedlers meget store tryksatte vand- og dampvolumen kræver en kedelpasser i umiddelbar nærhed af kedlen. Da en dampkedel ikke blot kan slukkes ved fyraftenstid, kan dette betyde krav om at have tilknyttet 3 autoriserede kedelpassere, da kedler er underlagt meget restriktive krav fra myndighederne (Arbejdstilsynet) om opstilling (kedelrum med flugtveje m.v.) og vedligeholdelse. Læs mere om kedelpasseruddannelserne.

En dampkedel kan leveres med særligt udstyr, så de ikke behøver stadig overvågning i en op til 72 timers periode (fx. en weekend). Men ellers skal der altid være en autoriseret kedelpasser i umiddelbar nærhed af kedlen.

Disse forhold øger de totale omkostninger til at anskaffe og passe en klassisk kedel, specielt til mindre dampydelser.

Og så til aflivelse af en myte. Det er nemlig ikke korrekt at dampkedler til opvarmningsformål er knap så følsomme overfor vandkvalitet – speciel hårdheden – som dampgeneratorer er (se efterfølgende afsnit). Dårlig vandkvalitet er derimod fatal for en dampkedel, men man er traditionelt altid opmærksom på god vandkvalitet, da dampkedler - i modsætning til dampgeneratorer - netop altid betjenes af uddannede (autoriserede) kedelpassere.

Dampgeneratoren

Fordi der således er erkendt visse ulemper med den klassiske dampkedel, er varianten dampgeneratoren udviklet til de mindre kapaciteter - typisk under 1200 kg damp pr. time. Dampgeneratorer er ligesom dampkedlen en decideret industrikedel (bemærk at begrebet dampgenerator bruges ofte fejlagtigt om små dampkedler generelt).

Dampgenerator har navnlig siden 2007 været meget efterspurgte, selvom denne type dampanlæg har eksisteret i mange år.

Nye skærpede regler for dampkedler blev taget i brug i 2007 - specielt mht. krav om kedelpassercertifikat. Men anderledes er det med dampgeneratorer. De kan konstrueres så de falder helt udenfor gældende regler for opstilling (ingen kedelrum med flugtveje, ingen opstillingsgodkendelse m.v.), - og heller ingen krav om vedligeholdelse og uddannelse af autoriserede kedelpassere. Det er dog kun dansk fremstillede dampgeneratorer, der undgår alle krav, da de gældende undtagelser er baseret på såkaldt nationale regler der i sagens natur er anderledes i andre lande - også anderledes i EU og selv i andre skandinaviske lande . De dansk fremstillede dampgeneratorer er derfor tilpasset i konstruktionen så de falder udenfor reglerne for de klassiske dampkedler.

Årsagen til denne fritagelse for de meget restriktive regler for konventionelle dampkedler, er at de tilpassede dampgeneratorer ikke udgør nogen sikkerhedsmæssig risiko - de har ikke et dampvolumen der kan give anledning til dampeksplosion og skoldning i tilfælde af en lækage.

Dampgeneratorens design

En dampgenerator består af rørspiraler, hvor kedelfødevandet fordamper under gennemstrømning af rørspiralerne. Den inderste rørspiral udgør væggen i forbrændingsrummet.

Ligesom den klassiske dampkedel er den opbygget som et komplet og selvovervågende enhed med brænder, pumper, styreskab samt en række sikkerhedsfaciliteter, der dog ikke er så omfattende i omfang som en konventionel dampkedel pga. det meget lille vand- og dampvolumen i rør med små dimensioner. Der er for dampgeneratorens vedkommende ingen risiko for fatale dampeksplosioner. Da de ikke har det store dampvolumen, er de meget kompakte og prisbillige i de mindre størrelser, - og knap så kompakte og billige i de større størrelser.

Pga. af dette beskedne vand- og dampvolumen i rørspiralerne, kan dampgeneratoren med fordel anvendes til meget høje damptryk - helt op op til 190 bar.

Dampgeneratoren kræver at fødevandet er totalt blødgjort og af-iltet. Den kræver med andre ord den samme påpasselighed som den konventionelle dampkedel. Forskellen er at en dampkedel er underlagt disse vandkvalitetskrav primært pga. sikkerhedsmæssige forhold - for en dampgenerator er årsagen alene at rørspiralen vil blive ødelagt hurtigere og at en udskiftning kan være generende for driften. Dette er en detalje som er irrelevant for det ansvarsbevidste driftspersonale, der altid vil sikre dampanlæg blødgjort, af-iltet rent vand med høj PH-værdi.

I praksis har det igennem tiderne vist sig at dampgeneratorer bliver behandlet langt mere hårdhændet end en dampkedel pga. de langt færre lovmæssige krav til driften.

Man skal være opmærksom på at dampgeneratoren pga. det begrænsede dampvolumen ikke som dampkedlen kortvarig (spidsbelastninger på 20 - 30 sek.) kan yde mere en nominelydelsen. Den nominelle ydelse på en dampgenerator omregnet til kg damp pr. sekund er også dampgeneratorens maksimale ydelse.

Dampkedlen har således en naturlig dampbuffer pga. det store vand- og dampvolumen - og for at opnå den samme buffervirkning på en dampgenerator, indsætter man som en separat enhed en trykholdeventil og en buffertank. Dermed holdes et givent tryk i dampgeneratoren og der opnås samme bufferfunktion som den klassiske dampkedel. Løsningerne kan gøres mere eller mindre avancerede afhængig af den aktuelle opgave, og beslutning om denne dampbuffer behøver man først tage når man har konstateret at der er behov for en buffer. I 90% af tilfældene er en dampbuffer ikke nødvendig.

En af dampgeneratorens ulemper ift. dampkedlen, er at den skal stoppes når den - typisk en gang i døgnet - skal bundudblæses for at undgå opkoncentrering af ikke-flygtige stoffer. Bundudblæsningen kan laves automatisk (uden at en person skal betjene kedlen), men dampforsyningen vil være afbrudt i 15 - 20 min. hvert døgn.

Endelig kan det nævnes som en ulempe at lave damptryk under 3 bar ikke er mulige. Dampen fylder for meget ved disse tryk til de størrelser rør man anvender i dampgeneratoren - damphastighederne bliver kritisk høje.

Dampgeneratoren kan leveres med forskellige typer brændere, og valgfrit med dampseparator. Ligesom dampkedlen kan den kombineres med en economizer til forbedring af virkningsgraden.

	animation af dampkedel i drift
	hovedbrochure dansk
	huvudbroschyr svenska

Helt konkrete Fordele & Ulemper
	Konventionel dampkedel Røgrørstype	Dampgenerator Vandrørstype
Typiske Anvendelsesområder	Kedelhuse og kedelcentraler Unik til turbinedrift og fyring med fastbrændsel. Kapaciteter oftest over 2000 kg damp pr. time og sjældent under 1200 kg damp pr. time. Driftstryk på 1 - 20 bar Dog er TT BOILERS dampkedel type DJM en særlig minidampkedel med kapaciteter op til 400 kg damp pr. time, udviklet til at dække små dampbehov uden damp-generatorens begrænsninger mht. "Driftsforhold og -variationer" (se nedenfor).	Decentrale dampforsyninger og mindre dampforbrugere. Kapaciteter på 100 - 2000 kg damp pr. time. Driftstryk fra 3 bar og reelt uden nogen øvre grænse (leveres op til 190°C). Kan ikke bruges til fremstilling af overhedet damp til turbinedrift. Kan ikke fyres med fast affald i selve kedlen, men kan leveres som røggaskedel og med separat udmuret forbrændingsdel med nødvendige fastbrændsel faciliteter.
Dimensioner	Generelt meget store enheder pga. det relative store vand- og dampvolumen.	Dampgeneratoren har generelt små hoveddimensioner og TT BOILERS dampgeneratorer type DT kan i øvrigt leveres lodret og ligge vandret afhængig af de aktuelle pladsforhold.
Anlægspris	Relativ dyre ved kapaciteter under 1200 kg damp pr. time og billigere ved kapaciteter over 4 - 5.000 kg damp pr. time. Væsentlig dyrere til høje damptryk.	Des lavere dampkapaciteten er des billigere bliver dampgeneratoren. Over dampmængder på 2000 kg/time er der ingen prisfordel ved at bruge en dampgenerator. Pris på dampgenerator er næsten den samme uanset driftstryk.
Driftsøkonomi	TT BOILERS dampkedler type DJ har lidt bedre brændstoføkonomi ved kontinuerlig drift. Røgrørskedler er uegnet som meget overdimensionerede og til til periodevis dampforbrug, hvor virkningsgraden over en periode kan være ned til 30%. Selvom den øjeblikkelige virkningsgrad er høj (lav røggastemperatur), bliver den akkumulerede virkningsgrad meget lav pga. stilstandsperioder, opstart og nedlukningsperioder uden netto ydelse. Driftsøkonomien kan forbedres ved brug af economizer (røggaskøler).	Noget bedre driftsøkonomi ved periodevis dampbehov hen over døgnet. Det særlige ved dampgeneratorens opstart er at den foregår meget hurtigt - da kun et beskeden fødevandsvolumen skal opvarmes op til driftstemperaturen. For TT BOILERS dampgeneratorer type DT med kapaciteter på op til 1200 kg damp pr. time sker opstarten på 5 -10 min. Tilsvarende kan dampgeneratorer pga. det lille volumen lukkes helt ned meget hurtigt og trykket tages af. Driftsøkonomien kan forbedres ved brug af economizer (røggaskøler).
Driftsforhold og -variationer	Dampkedlen kan pga. af et stort tryksat vand og dampvolumen arbejde med kortvarige spidsbelastninger ud over nominelkapaciteten. "Buffer"-virkningen sker ved at ovenstående overkapacitet reducerer driftstrykket en smule hvorved damp udvikles (op-flashing) fra vandet. I praksis gør dette dampkedlen velegnet til varierende drift og til opstart der pga. kolde overflader momentant "kalder" på store mængder damp.	Dampgeneratorens måske største minus er at den i sin grundform ikke kan overbelastes. Selv kortvarige overbelastninger kan få dampgeneratoren til at trippe. Ved at installere den specielle TT BOILERS Dampbuffer kan dette forhold helt elimineres. En billigere, men knap så effektiv løsning er at montere en trykholdeventil på dampafgangssiden, således at denne altid kan sikre et rimeligt tryk i dampgeneratoren. Løsningen bruges ofte sammen med TT BOILERS Dampbuffer . En anden potentiel ulempe i drift af dampgeneratoren, er at brænderen ikke kan arbejde modulerende (trinløs) og dermed heller ikke kan indstille sig præcis på en given dampbehov. Brænderens karakteristik vil aldrig vil passe helt med den nøje afstemte mængde fødevand dvs. pumpekarakteristikken. I praksis er det kun et problem hvis man har kombinationen: 1) en gasbrænder, 2) en deldrift under 30-40% samt 3) en drifts-situation der ikke tillader kortvarige (få minutters) afbrydelse af dampproduktionen. Årsagen er at en to-trins gasbrænder, der slukker på det lave trin pga. eksplosionsfare, altid skal bruge et par minutter til at ventilere før den må genstarte. Ved at installere den specielle TT BOILERS Dampbuffer kan man opnå de samme fordele som en trinløs drift med brænderen muliggør.
Opstilling & Ibrugtagning	I modsætning til selve kedlens konstruktionsgodkendelse, der i dag altid vil gælde og i hele EU - følger opstilling og ibrugtagning af dampkedler de nationale regler. I Danmark udstikker Arbejdstilsynet reglerne og da dampkedler per definition udgør en stor potentiel fare ved forkert installation og pasning (dampeksplosion. skoldning og kvælning), er der en række krav der skal opfyldes. Disse følger diverse forskrifter og de installerede dampkedler skal i hvert enkelt tilfælde godkendes af det stedlige arbejdstilsyn før ibrugtagning, der også sikrer sig at der er de nødvendige 2 - 3 certificerede kedelpassere før ibrugtagningen kan godkendes. Arbejdstilsynet stiller bla. krav til selve opstillingsstedet og de lokale forhold, og der er særlige regler for udformning af kedelrum med særlige faciliteter. Sidstnævnte krav gælder ved produkttal over 10.000 bar x liter. Små dampkedler, herunder små elektriske dampkedler, med et produkttal under 200 bar x liter, kræver heller ikke opstillings- og ibrugtagningsgodkendelse. Dette gælder også de prisbillige kommercielle kommercielle dampkedler.	Dampgeneratoren er også underlagt regler i de samme forskrifter som konventionelle dampkedler, der imidlertid angiver en række lempelser i kravene (tidligere var der en særlig forskrift for "dampkedler for hvilke kravene lempes") Specielt gælder det for TT BOILERS dampgeneratorer type DT med kapaciteter på op til 1200 kg/h, at de pga. den særlige konstruktion overhovedet ikke skal godkendes af Arbejdstilsynet. Øvrige typer dampgeneratorer og andre fabrikater med produkttal over 200 bar x liter, skal godkendes af Arbejdstilsynet, men dog på et langt mindre restriktivt grundlag end konventionelle dampkedler. Arbejdstilsynet har ikke krav til opstilling og ibrugtagning af TT BOILERS dampgeneratorer type DT med kapaciteter på op til 1200 kg/h. Andre fabrikater af dampgeneratorer hvor modellerne har et produkttal under 200 bar x liter kræver heller ikke opstillings- og ibrugtagnings-godkendelse.
Krav til Pasning	I Danmark skal altid være en uddannet kedelpasser på vagt og i umiddelbar nærhed af kedlen så længe denne er i drift. Hvis kedlen er bestykket til 24 eller 72 timers vagtfri drift er denne nærhed ikke påkrævet. Da man pga. ferier, sygdom og andet fravær ikke kan have den samme medarbejder til rådighed, skal der ofte uddannes 2 - 3 medarbejdere med kedelpassercertifkat til drift af en eller flere kedler. Certfikaterne skal fornyes iht. særlige regler. Hvis kedlen har et produkttal over 3000 bar x liter (svarende til f.eks. et damprum på mere 100 liter med et designtryk på 10 bar) kræves der en kedelpasser med udvidet kedelpassercertifikat (dvs. kedelpasseruddannelse med skoleophold). For produkttal på max. 3000 bar x liter kræves kun almindelig kedelpassercertifkat. Dette certifikat kræver langtfra den samme lange og dyre uddannelse som det udvidede kedelpassercertifikat, men kan gøre på en uge på et AMU-center, næsten gratis og i øvrigt med løntilskud. Dette certifikat vil være aktuelt med TT BOILERS mini-dampkedler type DJM. Små dampkedler, herunder små elektriske dampkedler med et produkttal under 200 bar x liter, kræver heller intet kedelpassercertifikat. Dette gælder også de små prisbillige kommercielle dampkedler.	Dampgeneratoren er også underlagt regler i de samme forskrifter som konventionelle dampkedler, der imidlertid angiver en række lempelser i kravene (tidligere var der en særlig forskrift for "dampkedler for hvilke kravene lempes") TT BOILERS dampgeneratorer type DT med kapaciteter på op til 1200 kg/h er omfattet af særlige lempede krav pga. den særlige konstruktion af kedlen, der eliminere risiko for dampeksplosioner. Alle dampgeneratorer skal dog ligesom røgrørs-dampkedler regelmæssigt have efterset og afprøvet sikkerhedsudstyret, hvilket kan gøres med regelmæssige servicebesøg. Andre fabrikater af dampgeneratorer hvor modellerne har et produkttal under 200 bar x liter kræver heller intet kedelpassercertifikat.
Vedligeholdelse	Arbejdstilsynets forskrifter for fyrede dampkedler angiver en lang række forhold omkring drift, overvågning og periodevis eftersyn af trykbeholder, sikkerhedsudstyr og brænder. Den certificerede kedelpasser som kræves til olie/gas-fyrede dampkedler, drager omsorg for at alle forhold er optimale og i fuld overensstemmelse med de lovmæssige krav. Tilsikring af korrekt fødevandsbehandling er en vigtig parameter i vedligeholdelsen og ikke mindst udgifterne til denne.	Pga. de få lovmæssige krav til driftspersonale, er en dampgenerator oftere udsat for manglende vedligeholdelse (specielt fødevandsbehandling) - end den konventionelle dampkedel. Dette kan give flere uforudsete og generende, men dog helt ufarlige driftsstop. Dampspiralen er en slid-del der kan holde i 10 år med god vandbehandling, - men kan også holde i blot få måneder med forkert vandbehandling og/eller manglende bundudblæsning. Tilsikring af korrekt fødevandsbehandling er en vigtig parameter til minimering af vedligeholdelsesudgifterne.
Specielle udførelser Varianter	Lavtrykskedler med driftstryk under 1 bar. Fastbrændselskedler Kedler med overhedere (typisk til turbinedrift)	Rustfri udgaver (rendamp) Vandret / lodret udførelse Ultrahøjt damptryk 190 bar Dampgeneratorer med dampbuffer
Uafbrudt dampforsyning døgnet rundt	Ja - bundudblæsning sker løbende under drift	Nej - bundudblæsninger betyder at dampventilen lukkes og kedlen stopper for bundudblæsning i 10 - 15 min. Med ekstraudstyret automatisk bundudblæsning + dampbuffer, kan dette driftsstop minimeres, men ikke helt elimineres.
Specialudførelse for 24 og 72 timers Vagtfri Drift	Kan bestykkes iht. til gældende regler, således at der kan gå hhv. 24 timer eller 72 timer (ene hel weekend) imellem en dampkedel skal tilses af det krævede personale (ofte den certificerede kedelpasser). Begge løsninger er relative dyre foranstaltning.	Ja - dampgeneratoren kan med automatisk bundudblæsning (hvor kedel selv stopper og starter igen) samt andet specialudstyr - leveres til både 24 timer og 72 timers vagtfri drift. Prisbillig løsning for en dampgenerator specielt TT BOILERS dampgeneratorer type DT med kapaciteter på op til 1200 kg/h, hvor der ikke er sikkerhedsmæssige skærpede krav til pasning.

Dampgenerator / Dampkedel ?

DAMPKEDLER - DAMPGENERATOR

DAMPKEDLER

DAMPGENERATORER