Prevádzkové predpisy pre výmenníky tepla

1. VYUŽITIE

Výmenníky tepla slúžia na odovzdávanie tepla z jednej teplonosnej látky prúdiacej v primárnej strane výmenníka do druhej teplonosnej látky (kvapaliny) prúdiacej v sekundárnej strane výmenníka. Výmenníky môžu byť zapojené ako súprúdné alebo protiprúdné .Svojou konštrukciou sa výmenníky typu MAX práve v protiprúdnych aplikáciách približujú teoreticky ideálnemu protiprúdnemu výmenníku tepla. Vzhľadom na použitý materiál, ktorým je oceľ tr.17.248.4, vyhovie i v náročných aplikáciách pri ohreve a chladení nápojov, prípadne agresívnych kvapalín. Jedna strana výmenníka, strana rúrok, má výrazne väčší (cca 8 x) hydraulický odpor, než strana druhá ( strana plášťa ). Práve tento hydraulický odpor rozhoduje o tom, ktorá strana bude použitá ako primárna strana, a ktorá ako sekundárna. Obvyklé je, že rúrky sú na primárnej strane a v plášti je sekundárna strana výmenníka. To platí predovšetkým pre parné ohrievače. Z hľadiska prestupu tepla možno, ale obe strany zameniť.

2. MONTÁŽ

U výmenníkov je nutné montáž vykonať takým spôsobom, ktorý znemožňuje prenos síl a momentov z inštalácie na ich hrdlá. V praxi to znamená, že sa na upravený výmenník namontujú príruby a od nich sa postupuje so zváraním potrubia. Vlastné upevnenie výmenníka na konštrukciu je minimálne dvomi objímkami s tesnením a spodnou podopierkou.

a) všeobecné zásady

Vo všetkých prevádzkových stavoch výmenníkov tepla nepripustiť, aby boli prekročené hodnoty maximálnej teploty a maximálneho pretlaku v rúrkach a plášti, ktoré sú uvedené v pasporte príslušného výmenníka tepla ( dodávaný s výmenníkom tepla ) a vyznačené na výrobnom štítku výmenníka tepla. Sprievodné zariadenie na primárnej i sekundárnej strane výmenníka tepla osadiť podľa príslušných ČSN, najmä potom ČSN 06 0830 Zabezpečovacie zariadenie pre ústredné vykurovanie a ohrievanie úžitkovej vody, ktorá obsahuje záväzné ustanovenia. Na oboch stranách výmenníka tepla odporúčame inštalovať filtre pre separáciu nečistôt.

Pri prevádzke výmenníka tepla treba zabezpečiť, aby zmeny tlaku a teploty neboli náhle (skokové), ale pozvoľné.

Pre systémy para – voda treba zabezpečiť:

inštaláciu výmenníka tepla vo zvislej polohe, aby sa predišlo vodným rázom
inštaláciu pary a kondenzátu do rúrok výmenníka tepla (nie do plášťa)
spojitú reguláciu výkonu výmenníka na pare – voliť regulačný ventil s havarijnou funkciou

Pri regulácii výkonu výmenníka len na kondenzáte zaplavovaním teplovýmennej plochy kondenzátom môže dôjsť jednak ku strate autority regulačného ventilu na kondenzáte pri malom prietoku kondenzátu napr. v prechodovom období a jednak k varu ohrievaného média v mieste vstupu pary do výmenníka vplyvom malého statického tlaku v sekundárnej sústave alebo vplyvom malého prietoku v sekundárnej sústave a tým možnej deštrukcii výmenníka. Ďalej dochádza k tzv. dopravnému oneskoreniu akcie, napr. pri tepelnom spáde 70/90 oC –ÚT dôjde z nejakého dôvodu k výpadku obehového čerpadla a to v čase, kedy výmenník dodával najvyšší výkon a teda teplovýmenná plocha výmenníka nebola vôbec zaplavená. Od senzora teploty na prívode vykurovacej vody ide do regulátora informácia o uzavretí ventilu na kondenzáte, avšak i po uzavretí tohto ventilu pokračuje proces kondenzácie pary a teplovýmenná plocha sa zaplavuje a para ďalej vstupuje do výmenníka tepla a ďalej zvyšuje hodnotu teploty prívodnej vykurovacej vody až dôjde k varu tejto vody a možnej deštrukcii výmenníka tepla.

Pri protiprúdnom zapojení má výmenník tepla vyšší výkon než pri súprúdnom zapojení.

b) pred uvedením výmenníkov do prevádzky skontrolujte

či napojenie potrubia zodpovedá projektu
či sú uzavreté odvodňovacie armatúry

c) odporúčaný postup pri UVÁDZANÍ výmenníkov systému VODA - VODA do prevádzky

naplňte studenú (sekundárnu) časť pracovnou tekutinou, odvzdušnite ju a skontrolujte pracovný pretlak
otvorte pozvoľna uzatváracie armatúry v sekundárnom okruhu a zapnite obehové čerpadlo
naplňte teplú (primárnu) časť pracovnou tekutinou, odvzdušnite ju a skontrolujte pracovný pretlak
otvorte pozvoľna uzatváracie armatúry v primárnom okruhu a pomaly zvyšujte cirkuláciu v teplej časti a nechajte výmenník pomaly predhriať na prevádzkovú teplotu (cca 10 minút)
všetky uzatváracie armatúry otvárajte pozvoľna a postupne, tak aby bol dosiahnutý rovnomerný rast teplôt, tlakov a prietokov a nedošlo k teplotným šokom a vodným rázom
zapnite regulačnú automatiku a kontrolujte parametre jednotlivých okruhov – teploty, tlaky a správny chod automatickej regulácie

d) odporúčaný postup pri UVÁDZANÍ výmenníkov systému PARA-VODA do prevádzky

naplňte studenú ( sekundárnu ) časť pracovnou tekutinou, odvzdušnite ju a skontrolujte pracovný pretlak
otvorte pozvoľna uzatváracie armatúry v sekundárnom okruhu a zapnite obehové čerpadlo
odvodnite parnú prípojku a vypustite kondenzát, aby sa predišlo vodným rázom a skontrolujte pracovný pretlak pary
otvorte pozvoľna uzatváracie armatúry pary v primárnom okruhu
otvorte pozvoľna uzatváracie armatúry u odvádzačov kondenzátu v primárnom okruhu a nechajte výmenník pomaly predhriať na prevádzkovú teplotu (cca 10 minút)
všetky uzatváracie armatúry otvárajte pozvoľna a postupne, tak aby bol dosiahnutý rovnomerný rast teplôt, tlakov a prietokov a nedošlo k teplotným šokom a vodným rázom
zapnite regulačnú automatiku a kontrolujte parametre jednotlivých okruhov – teploty, tlaky a správny chod automatickej regulácie

e) odporúčaný postup pri ODSTAVOVANÍ výmenníkov systému voda–voda (para–voda) z prevádzky

primárne médium pomaly zavrite
automatickú reguláciu prepnite na ručné ovládanie
po ochladení výmenníkov zavrite i sekundárne médium
výmenník, ktorý bude po dlhšiu dobu mimo prevádzky, by mal byť vyprázdnený a vysušený stlačeným vzduchom
pri nebezpečenstve zamrznutia musí byť výmenník vždy vyprázdnený

f) ÚPRAVNE TVRDOSTI VODY – odporúčaná predpísaná prevádzka

Pre výkonovo spoľahlivý prenos tepla a životnosť výmenníka tepla v energetických sústavách je dôležité sledovať kvalitu vody - zloženie.

Pri ohreve TUV ( napr. 15/55 oC), dôjde k posunu vápenato-uhličitanovej rovnováhy smerom k oblasti vylučovania nerozpustných solí a tým k tvorbe úsad. Do teploty 40 oC sa takto vylučuje len vápnik vo forme uhličitanu vápenatého, pri vyššej teplote i horčík vo forme hydroxidu a kremičitanu horečnatého. Tento tzv. vodný kameň tvorí usadeniny.

Z prevádzkových skúseností vyplýva, že viac ako 30% porúch výmenníkov je spôsobených zlou kvalitou vody , tvrdosťou vody, ktorá je príčinou tvorby nánosov, vzniku vodného kameňa. Kvalitu vody v energetických zariadeniach a počet vykonávaných kontrol predpisujú ČSN 07 7401, ČSN 07 0711 a ČSN 83 0616.

Medzi najčastejšie úpravne vody patrí napr.

magnetická úpravňa vody – usmernené magnetické pole spôsobí rezonanciou rozkmitanie molekúl a kryštalická štruktúra je rozbitá.
elektrolytická úpravňa - ide o zariadenie, ktoré obsahuje elektrolyzér vo vnútri tlakového filtra

3. VAR MÉDIA - upozornenie

Pokiaľ dôjde k varu média vo vnútri výmenníka tepla ( obvykle ohrievaného média v hornej časti výmenníka tepla, kde sú najvyššie teploty oboch médií tzn. ohrievajúceho i ohrievaného) môže byť tento var média spôsobený napr.:

oneskorením prerušenia toku ohrievacieho média (pary) do výmenníka, spôsobenom nevhodne navrhnutým

regulačným ventilom umiestneným na kondenzátnej strane výmenníka alebo nevhodnou (pomalou) funkciou havarijného uzávera na parnej strane výmenníka. Tieto situácie môžu nastať v prípade nesprávne navrhnutého regulačného ventila ako na parnej, tak i na kondenzátnej strane výmenníka, to znamená, že ventil nemá autoritu alebo bol navrhnutý s malou rýchlosťou zdvihu
malého statického tlaku v sekundárnej sústave

malého prietoku v sekundárnej sústave

4 . odporúčaný postup pri čistení výmenníka
Pre správnu funkciu výmenníka, treba zaistiť zodpovedajúcu úpravu vody, prípadne vykonávať jeho periodické chemické čistenie a nepripustiť jeho zanesenie vodným kameňom.

výmenník pracujúci v systéme ohrevu vykurovacej vody, odporúčame čistiť minimálne každých 36 mesiacov prevádzky výmenníka (podľa množstva a kvality dopúšťanej vody)
u výmenníka pracujúceho v systéme prípravy teplej úžitkovej vody, je nutné zabezpečiť zodpovedajúcu úpravu vody

v závislosti na prietokovom množstve, tvrdosti a zložení vody v príslušnej lokalite, kde je výmenník prevádzkovaný. Priechodnosť a čistotu teplovýmenných plôch výmenníka TUV, možno kontrolovať napr. inštaláciou diferenciálneho manometra a meraním tlakovej straty na sekundárnej strane. Pokiaľ tlaková strata pri plnom výkone výmenníka presiahne o 30% hodnotu tlakových strát zadaných projektom pri návrhu výmenníka alebo hodnotu tlakových strát, ktoré boli namerané pri prevádzkovaní výmenníka nového, je nutné výmenník vyčistiť.

V prípade zanesenia iba mechanickými časticami, je vhodné výmenník prepláchnuť pracovným médiom proti zmyslu jeho pracovného toku. Pokiaľ však už dôjde k zaneseniu výmenníka vodným kameňom, je nutné pristúpiť k chemickému vyčisteniu výplachom výmenníka chemickým kúpeľom na kyslej báze s inhibíciou. Odpadové vody je nutné neutralizovať a schladiť (max. dovolená teplota odpadovej vody vypúšťanej do kanalizácie je 40°C).

Ako príklad chemického čistenia vodného kameňa na kyslej báze možno uviesť výplach 4% roztokom kyseliny dusičnej (HNO3) a neutralizáciou 0,1 % roztokom lúhom sodným (NaOH). Tieto činnosti však vyžadujú odbornú chemickú kvalifikáciu a je lepšie obrátiť sa na odborné firmy.

Tvorba usadenín, inkrustácie a nánosy vodného kameňa spôsobujú nárast tlakovej straty, zhoršený prestup tepla a následné zníženie tepelného výkonu. Tieto javy nie sú chybou výmenníka a nemôžu byť predmetom reklamácií. Výrobca nenesie náklady na čistenie výmenníka ani nezodpovedá za akékoľvek škody z tohto titulu vzniknuté.

5. OZNAČENIE

Výmenníky sú označené trvanlivými štítkami podľa ČSN 06 0830 čl.70. Štítok je umiestnený na plášti výmenníka. Výkresová dokumentácia výmenníka je súčasťou pasportu.

6. BALENIE, SKLADOVANIE a DOPRAVA

Výmenníky nevyžadujú balenie. Treba ich skladovať na zatienenom mieste, ktoré ich zabezpečuje pred atmosférickými vplyvmi a korozívne pôsobiacimi vplyvmi. Pri doprave a skladovaní musia byť výmenníky zabezpečené pred možnosťou poškodenia a znečistenia. Najmä je nutné mať na pamäti, že pokiaľ vo výmenníku zostane voda, alebo sa do výmenníka dostane inak ( naprší pri skladovaní alebo preprave ), mráz celkom spoľahlivo výmenník zničí. To platí i o odstavenom zariadení v zime.