Porównanie generatora Claytona z kotłem parowym
| GENERATOR CLAYTONA | KOCIOŁ PŁOMIENICOWO - PŁOMIENIÓWKOWY |
|---|
| SPRAWNOŚĆ |
| MAKSYMALNA SPRAWNOŚĆ URZĄDZENIA | |
| Maksymalna sprawność uzależniona jest od modelu i konfiguracji. Sięga 97%. Dla modeli z ekonomizerem nie spada poniżej 93%. Głównym powodem tak wysokiej sprawności jest zastosowanie przeciwprądowej wymiany ciepła – spaliny opuszczają wytwornicę w najchłodniejszym miejscu. |
Maksymalna sprawność w zależności od producenta, modelu i konfiguracji przyjmuje wartości od %%% do %%%. Wymiana ciepła zachodzi równolegle przez co sprawności są niższe. Zwykle wprowadza to konieczność zastosowania ekonomizera na wylocie spalin z kotła. |
| ZAKRES SPRAWNOŚCI URZĄDZENIA | |
| Bardzo szeroki zakres. Maksymalna sprawność w granicach od 20 do 100% wydajności. Tak wysoka elastyczność układu osiągana jest głównie poprzez niedużą pojemność wodną wężownicy oraz inne zalety konstrukcyjne generatora. |
Ograniczony zakres. Maksymalna sprawność w granicach od 50 do 100% wydajności. Spowodowane jest to głównie poprzez dużą pojemność wodną. |
| >>> Czytaj więcej | |
Porównanie temperatury spalin
W czasie pracy kotła temperatura gazów spalinowych jest wskaźnikiem jego sprawności. Niższa temperatura spalin - wyższa sprawność urządzenia (przyjmując, że pozostałe parametry jak CO2, O2 czy straty promieniowania są porównywalne). Obydwa typy kotłów – płomienicowo-płomieniówkowy i generator Claytona mają zasadniczo porównywalne temperatury spalin przy 100% wydajności; ale już przy 50% wydajności temperatura spalin z generatora Claytona jest ponad 60˚C niższa niż w kotle tradycyjnym zaś przy 20% wydajności - niższa aż o 85˚C. Stąd wynika, że maksymalna sprawność generatora Claytona dostępna jest dla bardzo szerokiego zakresu jego wydajności – od 20 do 100%. Dla kotła płomienicowo – płomieniówkowego zakres maksymalnej sprawności zawiera się zwykle między 50 a 100% jego wydajności. 
Naturalna cyrkulacja – podstawa działania kotła płomienicowo – płomieniówkowegoWymiana energii między spalinami a wodą jest w przypadku tradycyjnego kotła parowego oparta naturalne ruchy konwekcyjne wody wewnątrz kotła. Po uformowaniu pęcherzyki pary unoszą się do powierzchni wody i uwalniają do przestrzeni parowej kotła. Wadą tego rozwiązania jest duża bezwładność zmniejszająca elastyczność pracy przy zmiennych poborach i wydłużająca czas rozruchu. Wymiana w przeciwprądzie i wymuszona cyrkulacja – podstawa działania generatora pary ClaytonaPrzewaga sprawności generatora Claytona w porównaniu z kotłem tradycyjnym jest wynikiem wykorzystania kontrprzepływu (przeciwprądu) gazów spalinowych i wody w wężownicy oraz wymuszonej cyrkulacji. Optymalne wykorzystanie paliwa w generatorze ClaytonaSpalanie jest całkowite - gazy spalinowe opuszczają komorę spalania i przechodzą do części konwekcyjnej wężownicy. Palnik zamontowany jest w dolnej ścianie komory spalania w podstawie odbijającej promieniowanie cieplne. Powietrze wprowadzone jest do części cylindrycznej palnika z dużą prędkością wywołującą wir porywający paliwo z palnika i formujący płomień w kształcie serca. Wywołana recyrkulacja płomienia powoduje zawrócenie niedopalonych cząstek paliwa ponownie w obszar spalania i całkowite jego dopalenie. Optymalne wykorzystanie ciepła spalin i powierzchni grzewczej w generatorze ClaytonaKonstrukcja Claytona nie tylko ukierunkowuje ruch gazów spalinowych, ale również steruje prędkością tych gazów dla uzyskania maksymalnego pochłaniania ciepła. Czytaj więcej |
| WYDAJNOŚĆ |
| MAKSYMALNA WYDAJNOŚĆ | |
| 1 | 2 |
| REGULACJA WYDAJNOŚCI | |
| Dla małych generatorów stosuje się skokową modulację palnika. Dla średnich i dużych mocy płynną modulację w zakresie 20 do 100% wydajności (modulacja wody, paliwa i powietrza). Sterowanie wydajności wytwornicy w funkcji stabilizacji ciśnienia pary w sieci. | Możliwość płynnej modulacji wydajności palnika (paliwo i powietrze). Nie ma możliwości modulacji wody – jej ilość zawsze jest utrzymywana na określonym poziomie, bez względu na aktualną wydajność kotła. W przypadku niewielkich poborów pary występują zatem znaczące straty energii. |
| >>> Czytaj więcej | |
Czytaj więcej |
| DYNAMIKA |
| ROZRUCH | |
| Bardzo szybki rozruch – osiągnięcie pełnej wydajności w 5 minut podczas zimnego startu. Dzięki temu Generator Claytona może pracować w trybie stand-by, lub może być wykorzystywany jako pomocnicze źródło pary w układzie | Rozruch z zimnego startu do parametrów roboczych liczony w godzinach. Nie ma możliwości pracy w trybie zimnego „stand-by”. W sytuacji czasowego poboru pary palnik musi pracować na minimalnej wydajności aby podtrzymać parametry kotła. Generuje to niepotrzebne straty paliwa. |
| SZYBKOŚĆ ODPOWIEDZI UKŁADU | |
| Bardzo szybka reakcja na zmiany poborów pary – generator potrzebuje jedynie 30 sekund na przejście z 20 do 100% wydajności. Zachowana zostaje przy tym wysoka jakość pary. | Teoretycznie możliwy szybki, krótkotrwały wzrost wydajności. W praktyce jednak gwałtowny wzrost poboru pary wpływa niekorzystnie na jej jakość – wraz z rozprężeniem kotła zachodzi zjawisko porywania cząsteczek wody. Aby tego uniknąć konieczne może być zastosowanie dodatkowego separatora pary. |
| >>> Czytaj więcej | |
Dynamika kotła ClaytonaGenerator pary Claytona składa się jedynie z trzech głównych urządzeń – pompy Claytona, wężownicy i separatora pary. Woda podgrzewa się, gdy jest tłoczona za pomocą pompy poprzez uzwojenia wężownicy. Następnie mieszanina wodno-parowa trafia do separatora, na wyjściu którego otrzymujemy najwyższej jakości suchą parę technologiczną. Dzięki tej specjalnej konstrukcji, w generatorze Claytona drastycznie zmniejszono ilość stali i wody potrzebne do produkcji pary. Mniejsza bezwładność cieplna oznacza szybszą odpowiedź układu. Konstruktorzy generatora Claytona osiągnęli w tym względzie prawdziwe mistrzostwo – maksymalna wydajność osiągana jest już w 5 minut od „zimnego startu”. Szybkość odpowiedzi układu można porównać z osiągami samochodu wyścigowego. Ponieważ pobór pary synchronizowany jest z wydajnością pompy wody i źródła ciepła, znacząca zmiana wydajności nigdy nie trwa dłużej jak jedną minutę. Nie zachwiana pozostaje przy tym sprawność generatora. Dynamika kotła płomienicowo – płomieniówkowegoW odróżnieniu od generatora Claytona kotły płomienicowe wymagają zwykle od 40 do 60 minut pracy rozruchowej by osiągnąć 100% swej wydajności w sytuacji „zimnego startu”. Straty wynikające z długiego czasu rozruchu mocno zależą od częstotliwości rozruchu, wielkości kotła oraz systemu parowego. Prosty sposób oszacowania strat rozruchowych może wyglądać następująco: 1 godzina rozruchu kotła do 8 godzin pracy na dobę = 11% W dłuższym okresie czasu - np. roku czy nawet miesiąca - straty te mogą osiągnąć wartość wielu tysięcy złotych. Aby uniknąć długiego czasu zużytego na rozruch każdego dnia, część użytkowników utrzymuje swoje kotły pod ciśnieniem na niskim poziomie przez całą noc, aby umożliwić szybki rozruch w dzień. |
| BEZPIECZEŃSTWO EKSPLOATACJI |
|
Brak ryzyka eksplozji parowej W generatorze Claytona nie jest magazynowana woda przez co nie trzeba kontrolować jej poziomu. Dzięki zastosowaniu wymuszonego przepływu, w wężownicy utrzymywana jest relatywnie mała ilość wody – w najgorszym możliwym przypadku nastąpi przegrzanie wężownicy i jej rozszczelnienie. Dzięki konstrukcji podnoszącej bezpieczeństwo, dużo łatwiej jest uzyskać zezwolenie na eksploatację oraz nadzór techniczny w porównaniu do instalacji z kotłami parowymi podobnej mocy. |
Ryzyko eksplozji Głównymi przyczynami są:
Aby zminimalizować ryzyko eksplozji kotły parowe wyposażone są w wyrafinowane systemy zabezpieczeń i monitoringu. ??? czy kotły parowe muszą przechodzić okresowe badania spoin itp.??? |
| >>> Czytaj więcej | |
Kotły płomienicowo-płomieniówkoweW kotłach parowych podgrzewana jest wielka ilość wody zamkniętej w cylindrycznym zbiorniku. Wadliwie działający kocioł można porównać do bomby zegarowej. Na skutek awarii może niemal natychmiast wytworzyć się niekontrolowana ilość pary powodując wybuch kotła. Generator ClaytonaZasada działania generatora Claytona jest zupełnie inna niż kotłów płomienicowo – płomieniówkowych. Pompa Claytona tłoczy wodę przez spiralną wężownicę, gdzie podgrzewana ciepłem paleniska zmienia się w parę. Dzięki temu w wężownicy utrzymywana jest niewielka ilość wody, a ryzyko wybuchu pary nie istnieje. Nawet jeśli zniszczeniu ulegnie wężownica generatora, nie może to w żaden sposób doprowadzić do wybuchu pary. Zobacz więcej |
| PARAMETRY PARY |
|
Ciśnienie pary Możliwe bardzo wysokie ciśnienie robocze
Suchość pary nasyconej Bardzo wysoka – co najmniej 99,5% dla pełnego zakresu obciążenia. Także przy szybkich zmianach poboru. |
Ciśnienie pary Ograniczony zakres ciśnienia roboczego
Suchość pary nasyconej Brak danych... |
| >>> Czytaj więcej | |
Czytaj więcej |
| KONSTRUKCJA |
| WYMIARY | |
|
Przeciwprądowa wymuszona wymiana ciepła podnosi efektywność urządzenia przez co zminimalizowane zostały wymiary generatora. W konsekwencji mniejsze są straty promieniowania ciepła do otoczenia. Wężownica w kształcie cylindrycznie ułożonych zwojów. Dzięki pionowym ułożeniu generator Claytona odznacza się wyjątkowo małą powierzchnią. Małe wymiary i niska waga pozwalają na dużą elastyczność w wykonaniu instalacji zamkniętych w kontenerach i mobilnych. |
Cyrkulacja naturalna wymaga do efektywnej pracy dużej powierzchni wymiany ciepła. Stąd gabaryty kotła są dużo większe w porównaniu z generatorem Claytona. Wpływa to na większe straty na promieniowanie ciepła. Kocioł ma konstrukcję poziomego zbiornika co zwiększa zajmowaną przez niego powierzchnię. Mocno ograniczone możliwości wykonania instalacji mobilnych. |
| SPOSÓB INSTALACJI | |
|
Generator jest całkowicie zmontowany, uruchomiony i przetestowany w fabryce Claytona - części ciśnieniowe testowane na 65 bar oraz odprężane termicznie po spawaniu w komorze odprężającej. Dzięki niewielkiej powierzchni generatora, modernizacja kotłowni nie wiąże się zwykle z koniecznością jej rozbudowy. Lekka konstrukcja pozwala zamontować generator na antresoli. |
Przywożony jest w częściach – osobno kocioł, palnik, automatyka. Montowany i testowany u klienta, co może znacznie wydłużyć czas instalacji. Modernizacja kotłowni wiąże się zwykle z jej rozbudową. Ze względu na znaczną wagę kocioł musi być zainstalowany bezpośrednio na fundamentach. |
| WYTRZYMAŁOŚĆ | |
| Przy nagłych zmianach wydajności następuje zmiana długości rury wężownicy, która zachowuje się jak sprężyna. Zmienia się jej średnica, dzięki czemu nie powstają w konstrukcji nadmierne naprężenia. | Zmiana długości płomieniówek powoduje pękanie ich połączeń ze ścianą sitową kotła. Dlatego praca kotła w warunkach silnych zmian poboru jest dla niego niewskazana. |
| >>> Czytaj więcej | |
Kompaktowa bodowa generatora ClaytonaPowierzchnia wymiany cieplnej wytwornicy Claytona (a tym samym i jej gabaryty) jest dlatego o wiele mniejsza niż w kotle konwencjonalnym, gdyż przeciwprądowa wymiana cieplna w wężownicy zapewnia maksymalną możliwą różnicę temperatur. Natomiast pompa Claytona i konstrukcja wężownicy gwarantują wymuszony przepływ a więc maksymalną wzajemną prędkość przepływu wody względem gazów spalinowych. Cech tych nie posiada kocioł płomienicowo-płomieniówkowy, w którym występuje równoległa wymiana ciepła oraz cyrkulacja wody kotłowej.
Czytaj więcej |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| EKSPLOATACJA |
| ZUŻYCIE WODY | |
| Minimalne straty na odsalanie / odmulanie. | Straty wody na odsalanie / odmulanie są od 10 do 15 razy większe niż w przypadku generatora Claytona. Straty wody są nieodwracalne, zaś związane z tym straty energii minimalizuje się stosując wymienniki na linii zrzutu odsolin. Niestety wymusza to dodatkowy nakład – zbędny w przypadku generatora Claytona. |
| ZUŻYCIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ | |
| Zużycie energii jest wyższe – powodowane jest to dodatkowymi urządzeniami w układzie (głównie pompy zasilające generator). | Mniejsze zużycie energii elektrycznej. |
| KONSERWACJA – UTRZYMANIE SPRAWNOŚCI | |
|
Kontrola sadzy Sadza usuwana jest w automatycznym procesie podczas normalnej eksploatacji generatora – bez potrzeby postoju maszyny. Zdmuchiwacz sadzy jest standardowym elementem wyposażenia. Kontrola kamienia Konieczność okresowego czyszczenia chemicznego podczas postoju maszyny. Zużycie chemii – nieduże. Skuteczność – wysoka. |
Kontrola sadzy Usunięcie sadzy wymaga rewizji kotła – wyłączenia, otworzenia i manualnego usunięcia sadzy z płomienicy i płomieniówek. Kontrola kamienia Konieczność okresowego czyszczenia chemicznego podczas postoju maszyny. Zużycie chemii – bardzo duże. |
| PRACA W TRYBIE KASKADY | |
| Dzięki wysokiej dynamice generatora Claytona możliwa jest kompleksowa automatyzacja kotłowni – praca generatorów w trybie kaskady. Jeden z nich pracuje jako wiodący, zaś pozostałe jako rezerwowe i są automatycznie załączane dopiero w sytuacji wzrostu zapotrzebowania pary powyżej wydajności generatora wiodącego. | Ze względu na długotrwały rozruch kotły konwencjonalne muszą w sytuacji zmiennych poborów pozostawać na „gorącym stand-by” – tak więc automatyzacja kotłowni w sensie załączania kotłów i sterowanie ich wydajnością jest praktycznie nie możliwe. |
| >>> Czytaj więcej | |
Kontrola kamieniaOdłożenie kamienia w wężownicy generatora Claytona sygnalizuje wzrost ciśnienia wody na jej wejściu. Kamień usuwany jest metodami chemicznymi. Roztwór wody i środka czyszczącego przepompowywany jest za pomocą pompy Claytona przez wężownicę – aż do momentu obniżenia ciśnienia na jej wejściu do pierwotnego poziomu. Skuteczność takiego czyszczenia jest bardzo wysoka. W przypadku kotła parowego, odłożenie kamienia na płomienicy i płomieniówkach sygnalizuje wzrost temperatury gazów spalinowych. Czyszczenie odbywa się również metodami chemicznymi, jednak wielokrotnie większa pojemność wodna i brak wymuszonej cyrkulacji wody sprawiają, że do uzyskania tego samego efektu potrzeba nieporównywalnie więcej chemikaliów. Generuje to wysokie koszty oraz problemy z utylizacją powstałych ścieków. Skuteczność czyszczenia pozostaje przy tym gorsza jak w przypadku generatora Claytona. Czytaj więcej |