Dezső György

A gázmotorok rendszerbe illesztésének néhány
idoszeru kérdése
*

Éppen egy évtizede kezdodött el Magyarországon a gázmotorok szélesebb köru alkalmazása a kapcsolt energiatermelésben. Az elmúlt két év megváltozott gazdasági szabályozói és a fokozott környezetvédelmi elvárások felgyorsították a kapcsolt energiatermelés, ezen belül a gázmotorok telepítését. A cikk a szerzo mintegy 50 gázmotor beépítéssel kapcsolatos tapasztalatai alapján bemutat néhány mérnöki meggondolást, mely napjainkban a gázmotorok rendszerbe illesztése során felmerül.

Gerade vor einem Jahrzehnte hat die breitangelegte Anwendung der Wärme-Kraft-Kopplung mit Gasmotoren in der Energieerzeugung in Ungarn begonnen. Die veränderten wirtschaftlichen Regelungen der vergangenen zwei Jahre und erhöhte Erwartungen bezüglich des Umweltschutzes haben die Wärme-Kraft-Kopplung in Energieerzeugung, insbesonders das Einsetzen der Gasmotoren beschleunigt. Der Artikel stellt einige Ingenieursüberlegungen aufgrund der Erfahrungen des Autors in Verknüpfung des Einsetzen des Gasmotors in etwa 50 Fälle dar, die heutzutage bei der Einpassung der Gasmotoren in einem Wärmesystem auftaucht.

„Mindent olyan egyszeruen kell
csinálni, amennyire csak lehet.
De nem egyszerubben.”

         A. Einstein

Bevezetés

Amikor a németországi munkáinkat követoen az elso hazai gázmotorok (ez alatt a továbbiakban gázmotoros blokkfutoeromuveket kell érteni) telepítési terveit készítettük – már több mint egy évtizede ennek – számos vita volt arról, hogy a távhoellátásban a gázmotorok jelentik-e bizonyos teljesítmény határok között a kapcsolt ho- és villamosenergiatermelés (kogeneráció), esetleg a „trigeneráció” néven terjedo hutéssel is kapcsolt energiatermelés helyes megoldását és valós perspektíváját a hotermelés racionalizálásában, vagy sem. Nagy volt az idegenkedés annak ellenére, hogy pl. Németországban abban az idoben már sok ezer motor muködött. Már 1,5–2 MW hokoncentráció esetén elvégezték a gazdaságossági számítást, hogy kazános, kondenzációs kazános, vagy gázmotoros ellátás jelenti-e a gazdaságilag optimális megoldást. (Csak érdekességként említem meg, hogy az 1991-es budapesti UNICHAL konferencián még egy szó sem esett a gázmotorokról, mint a távho és ezen belül a kogeneráció bizonyos hoteljesítmény határokig versenyképes megoldása.)

Nehezen indult tehát a dolog, és 1993-ig kellett várni, amíg néhány MOL-os géptol eltekintve, az elso két gázmotort Gyöngyösön letelepítettük. De lassan a hazai hopiacon is megindult az ésszeru folyamat, amelyhez értelemszeruen a legnagyobb lökést a villany átvételi árának 2001. január 1-ével történo, mintegy 60–70%-os emelése hozta. Ez az árintézkedés sok milliárd forintnyi vállalkozói tokét mozgatott meg, és anélkül, hogy különösebb statisztikai elemzésbe belemennénk, megállapíthatjuk, hogy az elmúlt egy és háromnegyed évben Magyarországon sokkal több, és összességében nagyobb kapacitású gázmotor került beépítésre, mint az azt megelozo tíz év alatt.

Manapság jó befektetés gázmotort építeni, a tokét ebbe fektetni. Talán túl jó is. Nem is lehet csodálkozni egy ilyen lórúgásszeru áremelést követoen. A következo nagy hiba az lett volna, ha körülbelül olyan „finomsággal”, mint ahogy a villany átvételi áremelése megtörtént, visszaszabályoznának. Ezzel elveszne a befektetok maradék bizalma is. Bizonyos azonban, hogy óvatos visszaszabályozás be fog következni.

Hosszú évtizedeken keresztül, egészen 2000. végéig az a felfogás uralkodott, hogy a kondenzációs villany az értékesebb, mondván, a kapcsolt villamosenergia-termelés egy technológiai kényszerkapcsolat a villany és a ho között, így ezekkel a berendezésekkel csak igen korlátozottan lehet a villamos menetrendet követni. Évtizedeken keresztül nem sikerült elfogadtatni azt az álláspontot, hogyha a kapcsolt villanyért ugyanannyit fizetnének, mint a kondenzációs villanyért, akkor a futoeromuvekhez szükséghutok és hotárolók épülnének, és mindezek eredményeképpen egy jól szabályozható, a villamos energia rendszerhez rugalmasan illeszkedo megoldáshoz jutnánk. 2001. elején megváltozott a szabályozás. Kiderült, hogy a kapcsolt villany az értékesebb, és a kötelezeto átvétel mellett, ezért még többet is fizetnek.

Véleményem szerint a villanynak egy modern, jól szervezett és motivált piacgazdaságban – meghatározott muszaki paraméterek mellett – függetlenül attól, hogy az államtalanított, vagy magán eromu milyen technológiával termeli a villanyt, egy piaci ára van, melyet a kereslet-kínálat piaci törvényei alakítanak ki. Az, hogy a kapcsolt ho és villany termelése globális értelemben környezetbarát, kisebb emissziót eredményezo technológia, és ezt a társadalom a csökkeno externális költségek miatt honorálja, az külön kérdés. A kapcsolt energiatermelés környezetbarátabb voltát el lehet és el kell ismerni, amit csökkeno elvonással (pl. alacsonyabb környezetterhelési adó), vagy jutalmazással (pl. KÁD = külön áramdíj, amit talán találóbb volna környezetbarát áramdíjnak nevezni) lehet megoldani.

A hatósági szabályozás sok más tekintetben is újragondolást igényel. A jelenlegi hazai szabályozás a 65%-os összhatásfokot tekinti olyan energiatermelésnek, amely felett érdemes azt külön (áram)díjjal honorálni. Az már önmagában is tragikomikus, ha a kapcsolt energiatermelést egyedül hatásfokkal definiálják. Ha ez a megközelítés helyes volna, akkor egy 90–92%-os kazán, vagy egy 100% hatásfok feletti kondenzációs kazán az értékesebb volna mint a hot és villamosenergiát kapcsoltan termelo blokk? Nyilvánvaló, hogy az áramszám nélkül a hatásfok nem sokat mond a kapcsolt energiatermelésrol. (64%-os energiatermelés annyival nagyobb emissziót jelent a 65%-osnál, hogy 60–70%-kal kevesebbet kap kWh-ként. (Vagy mindegy, hogy 65% vagy 85% az összhatásfok? Mindegy, hogy az emissziós értétek a TA Luft vagy a 1/2 TA Luft szerintiek? Mindegy, hogy a kogeneráció szén, olaj, vagy gázbázison valósul meg? És mi a hasznosított ho? Ha a szükséghutot az elszámolási méro után tesszük, akkor minden eladott ho hasznos?)

Véleményem szerint elobb-utóbb a magyar szabályozás is rá fog kényszerülni egy piackonform megoldásra. Megszunik a kötelezo átvétel, a kapcsoltan termelt villany piaci versenyre kényszerül a kondenzációssal és a piacon értékesített kapcsoltan termelt villany a kisebb emissziója miatt kaphat, környezetvédelmi prémiumot. Az viszont már most látszik, hogy a hazai gyakorlatban 2003. január 1-tol a liberalizációval bevezetni kívánt „postabélyeg” rendszer a leghátrányosabbnak tunik a kapcsolt energiatermelés számára. Mind az ún. „kilépés-belépés” (zóna), mind a „. –.” tranzitálási elszámolás jobban honorálná a decentralizált kapcsolt energiatermelés nagy kondenzációs eromuvekkel szembeni, a villamos hálózatok fogyasztásközeli megtáplálásából, a kisebb hálózati veszteségbol adódó elonyét.


A gázmotorok hooldali kapcsolása

A gázmotorok egyik fontos elonye a versenypiacon, hogy jelentos mértékben gyárilag eloreszerelve, mérettol függoen többé-kevésbé blokkosítva szállítják a helyszínre. Ezzel – megfelelo elokészítés után – a helyszínre szállítást követoen néhány hét alatt üzembe lehet helyezni a berendezéseket. Lerövidül a megvalósulás ideje, javul a tokemegtérülés. Más a helyzet azonban a (tervezo)mérnöki munkával. Sajnos az általános gyakorlat szerint a legtöbb esetben a gyártó kapcsolását a felhasználók adottságnak, egyedül lehetséges megoldásnak gondolják, és nemegyszer a saját igényeik, vagy éppen a gazdaságosság rovására maguk igazodnak a motorszállító által megadott kapcsoláshoz.

A következokben – a lehetoségek hatalmas tárháza miatt – csak illusztrációképpen bemutatok néhány kapcsolást arra, hogy milyen változatosan lehet egy-egy gépet az adott körülményekhez illeszteni.

Az 1. és 2. ábrán a motorszállítók által leggyakrabban alkalmazott alapkapcsolások láthatók.

A motor konstruktorök ezeket a kapcsolásokat, és hozzá általában a futéstechnikából vett leggyakoribb paramétereket, a 90/70°C-ot veszik alapul. Nem ritka persze az ettol eltéro homérsékletparaméter sem, pl. abszorpsziós gépek, trigenerációhoz való kapcsolódás esetén gyakori a 105/85°C stb. is.

Az 1. ábra szerinti esetben a motor szempontjából hutéseket, a rendszertervezo szempontjából honyereségeket, a turbófeltölto I. fokozata (TI.) utáni levego vagy gázlevego-keverék vissza-hutésével (attól függoen, hogy nagynyomású gáz esetén levego, vagy gáz-levegokeverék surítésérol van-e szó) kezdik. Ezt követi a kenoolaj-hutés hocseréloje (OH), majd a motorblokk-hutés (MBH) következik, végül a füstgáz hohasznosító kazán (KHC).

A 2. ábrán látható kapcsolás abban tér el az 1. ábrán bemutatottól, hogy a turbófeltölto utáni visszahutés I. fokozata (TI:) párhuzamosan van kötve az olajvisszahuto (OH) és motorblokk-visszahuto (MBH) hocserélokkel. Mind az 1., mind a 2. ábrán bemutatott kapcsolás esetén a turbófeltölto utáni visszahutés II. fokozata (TII.), ha nincs valami különlegesen kedvezo adottság (pl. használati melegvíz készítés stb.), akkor közvetíto közeggel levegohutot (KH-t) alkalmazunk.

Kreatív rendszertervezo mérnöknek azonban nem kell az alapeseteket mindenféle meggondolás nélkül átvennie. Az alábbiakban néhány példát mutatok be arra, hogy mi módon lehet esetenként a gép teljesítményét, ill. hatásfokát javítani.



A 3. ábra egy ún. változó tömegáramú kapcsolást mutat be. A kapcsolás lényege, hogy a kilépo hutovíz (esetleg kilépo füstgáz) homérsékletérol szabályozzuk a HS részáramú szivattyút. A rendszerbe belépo víztol nem a pl. 70°C-ot követeljük meg, hanem a rajz szerinti L2 érték, akár 50°C-ra is lemehet. 50°C alatt a további homérsékletcsökkenést visszakeveréssel állítjuk meg. Ezzel a megoldással megnöveljük a TI. hocserélorol leveheto hot, és ezáltal értelemszeruen csökken a TII. hocserélore jutó hoterhelés, vagyis no a hohasznosító körbe kerülo hoteljesítmény, és csökken a KH hutotálcán eldobott ho. A 3. ábrán bemutatott kapcsolás a 2. ábrán bemutatott alapkapcsolásra épül, de értelemszeruen alkalmazható az 1. ábra szerinti alapkapcsolás átalakításával is.

Nem ritka, hogy rendszerszinten szükségünk van további többletho kivételére. Ebben az esetben elsosorban a füstgázok további hutése kínálkozik lehetoségként. Ismeretes, hogy az általános szakmai gyakorlatnak megfeleloen a gépek hoteljesítményét 120°C-os kilépo füstgázhomérsékletre adják meg. (A gépek elso üzembe helyezését követoen az új, tisztafelületu hocserélok a füstgáz 105–110°C-ra is lehutik, majd némi elpiszkolódás után áll be a 120°C körüli kilépo homérséklet.)

A füstgázok további lehutésére mutat példát a 4. ábra, ahol a KHC1 hocserélo felületét növeltük meg KHC2 hocserélovel, és hutöttük ezzel a füstgázt pl. 90–95°C-ra. Hasonló megoldást mutat az 5. ábra, ahol a meglévo KHC1 hocserélot szintén kiegészítjük egy füstgázoldalon sorba kötött KHC2 hocserélovel, de hutoközegül nem a gép segédberendezései által elomelegített vizet, hanem a HS2 szivattyúval a rendszer leghidegebb pontjáról kivett hutoközeggel hutjük a KHC2 hocserélot. A 4. és 5. ábra szerinti megoldás egyszeru módon alkalmazható a már meglévo, üzemelo gépek pótlólagos hoteljesítmény növelése esetén is.

A 6. ábra egy olyan megoldást mutat, amelynél a KHC hocserélot teljes egészében kiemeljük a sorbakapcsolt hocserélok vonalából és frissvizet viszünk rá. Az 5. és 6. ábra szerinti megoldások adott esetben kondenzációs tartományba is vihetik a füstgázt, így alakul ki az ún. kondenzációs gázmotor [4]. Az 5. és 6. ábrán látható KHC hocserélo hutése kedvezo adottságok esetén lehet a futési hohordozótól eltéro közeg is, pl. központi hmv eloállítás esetén a városi ivóvíz stb. A kondenzációs kazánoknál megszokott 57°C körüli kondenzációs homérséklet az
l = 1,6–1,7 légfelesleg miatt 46–48°C-ra esik vissza, nehezebb tehát a kondenzációt elérni (7. ábra). A füstgázok intenzívebb lehutése azonban, így sem felesleges, hiszen a homérsékletcsökkenésbol gyakorlatilag ugyanakkora hoteljesítmény nyerheto ki, 1°C füstgázhomérsékletre számítva, mint amennyit a kondenzáció eredményez. A gyakorlatban a füstgázhohasznosító kazán kilépo oldali füstgázkamrája, a füstgázvezeték és a kémény általában a DIN 17440 szerinti 1.4571 anyagjelu X10 CrNiMoTi1810 anyagból készül. A 4. és 5. ábra szerinti KHC2, ill. a 6. ábra szerinti KHC esetében értelemszeruen a csoköteget is rozsdamentes anyagból szükséges készíteni.



Futési, távfutési rendszereink visszatéro homérséklete a mértékadó külso homérséklet esetében általában névlegesen 70°C. A rendszerek dönto többségénél meglévo túlméretezések miatt a változó tömegáramú rendszerekre történo átépítés következtében az esetek egy jelentos részében még a mértékadó külso homérsékletnél is 70°C alatt marad a visszatéro homérséklet. Átmeneti idoben és hazai klimatikus viszonyaink közepette az év felét kitevo nyári üzemmódban pedig a visszatéro homérséklet akár 40°C-ra is lemehet.

Ez azt eredményezi, hogy az éves üzemido legalább kétharmadában messze 70°C alatti hutoközeggel számolhatunk, ami azt jelenti, hogy a füstgáz továbbhutésnek megvan a gyakorlati lehetosége.

A többlet-hoteljesítmények kinyerésének – az általános energiagazdálkodási meggondolásokon túl – a már korábban említett 65%-os külön áramdíj határ is értelmet ad(hat). Ha télen
DQ többlet hot tudunk kivenni a gázmotoros blokkból, javítjuk ezzel az összhatásfokot, akkor ezzel mintegy tartalékot képezünk a nyári idoszakra, amikor is az alacsonyabb hoigények miatt a szükséghutést kell alkalmaznunk (QSZH), és a sok szabadba vezetett ho miatt, lecsökken a hatásfok (8. ábra). A téli nagyobb hohasznosítást követoen ilyen esetben (Dt-val) hosszabb, 65% alatti nyári üzemet engedhetünk meg magunknak, hogy az éves átlagos 65% követelménye teljesüljön. Ha bevezetésre kerül a havi 65%-os hatásfok követelmény, akkor ebbol a szempontból a hoteljesítmény-növekedés gazdasági haszna csak a hagyományos energiagazdálkodási meggondolásokra épül. Természetesen ezt sem szabad lebecsülni, hiszen többlet tüzeloanyag-felhasználás nélkül jutunk többlet hohöz, ami a tüzeloanyagárak emelkedésével egyre nagyobb többlet hasznot eredményez.



Gyakran hasznos volna, ha vízhohordozó közegu hoforrásokban is rendelkezésre állna goz, pl. a vegyszeres gáztalanításnál olcsóbb termikus gáztalanítás részére, vagy statikus nyomástartás gozpárnájának nyári vagy tartalékellátására stb. Ilyen megoldásra mutat kapcsolási példát a 9. ábra. A gázmotorral megtermelt goz feleslegessé, vagy részben vagy egészben leállíthatóvá teszi a gozkazános üzemet, esetleg kritikus helyzetekben biztonsági tartalékul szolgál.


A gázmotor és a szükséghutok illesztése a forróvízrendszerbe

A kapcsolt energiatermelés rendszerbe illesztésével kapcsolatban – egészen különleges eseteket most figyelmen kívül hagyva – permanens probléma a rendszer változó igényeihez való igazodás. A kapcsolt energiatermelés által termelt ho vagy kevesebb, mint amit a rendszer lenyelni képes, vagy több. Az elobbi probléma megoldására, nevezetesen, miképpen lehet a hoteljesítményt növelni, az elozoekben már bemutattunk néhány példát. A továbbiakban röviden azzal foglalkozunk, hogy mit tegyünk, ha a termelt ho több mint a rendszer igénye. Az elso gondolat értelemszeruen a rövid, vagy hosszabb periódus ideju hotárolók alkalmazása. De ha a kapcsoltan termelt ho hosszabb idoszakon keresztül meghaladja a rendszer nyeloképességét, akkor a hotárolók feltöltodnek, de kisütésükre nincs esély, mert a termelés még mindig meghaladja a hofogyasztás értékét. Ha a gépeket továbbra is üzemben kívánjuk tartani, akkor szükséghutést kell biztosítani.

A feladat megoldására a gázmotorok esetében a gyakorlatban két megoldás terjedt el. Az egyik megoldás szerint (10. ábra) a füstgázt szabadba vezetik, és ezzel csökkentik – változatlan villamosenergia-termelés mellett – a motorok hohasznosító rendszer által elvezetendo hoteljesítményét. A motorok üzeméhez szükséges többi hutés (TI., OH, MBH) vagy kisebb, ill. egyenlo, mint a rendszer minimális honyelo képessége, vagy ha ez a kritérium nem áll fenn, akkor szükséghutoket kell alkalmazni. A 10. ábrán bemutatott megoldás ma már lehetové teszi, a füstgázelvezetés folyamatos szabályozását, amivel elkerülheto a kétállapotú (nyit-zár) szabályozás



minden hátránya. A vezeto jel lehet a motorkörbe belépo víz homérséklete, de értelemszeruen lehet más is (pl. a kilépo víz homérséklete stb.).

A másik muszaki lehetoség a gázmotor(ok) termelt fölös hojének szükséghutokön való elvezetése. Ez a gyakorlatban általában azt jelenti, hogy egy fagyálló közvetíto közeggel – egy levego folyadék szárazhuto felülettel – juttatjuk a felesleges hot a levegobe. A szükséghutok kapcsolástechnikai szempontból alapvetoen háromféle módon illeszthetok a rendszerbe (11. ábra). Vagy a gázmotorból kilépo vizet hutjük (A. változat), vagy a gázmotorból kilépo vízáramot megosztjuk és egy részét továbbküldjük, a másik részét pedig a szükséghutore vezetjük (B. változat), vagy pedig a szükséghutot a motorok felé meno ágba helyezzük el (C. változat).

Milyen megfontolás alapján dönthetünk az egyik vagy másik, esetleg ezek kombinációját jelento megoldásról? Ha távhorendszerrol van szó, akkor a rendszer ún. elosztott paraméteru, és sztochasztikus fogyasztású, így többszörösen lehetetlen megnyugtatóan prognosztizálni, hogy az általunk a rendszerbe kiküldött ho – a rendszer méreteitol függoen, pl. 1–3 óra múlva, amikor a fogyasztóhoz ér – sok vagy kevés, vagy véletlenszeruen éppen annyi, amennyit a fogyasztók igényelnének Célszerunek tunik tehát minden megtermelt hot kiküldeni a fogyasztókhoz, esélyt adva annak hasznosulására, hiszen csak az a ho bizonyosan felesleges, amely már technológiai okokból a gázmotorra nem viheto vissza. Ez a megoldás a rendszert hotárolóként is és kiegészíto szükséghutoként is használja, és abban az idoszakban, amikor felesleges ho áll rendelkezésre, akkor segít abban, hogy minél több ho hasznosuljon, ill., hogy a hálózat szükséghuto hatása növekedjék, és ezzel a gép(ek) kihasználási óraszáma javuljon. Ezek a meggondolások a gyakorlati esetek jelentos részében a C. változat rendszerszintu elonyeit mutatják. Ez a hoszolgáltatóktól – akik megszokták, hogy a hovel takarékoskodni kell, az eloremeno homérsékletet alacsony szinten kell tartani, hogy a hálózati hoveszteségek is csökkenjenek – egy megváltozott szemléletet vár el. Ilyen üzemállapotokban ugyanis nem a hovel való takarékosság a feladat, hanem a többletho minél nagyobb részének hasznosítása, ezen túl pedig a fölös hotol kell megszabadulni. A megváltozott üzemviteli szemlélet a hotermelo és hoszolgáltató között a korábbitól eltéro elszámolási rendet, megállapodást kíván meg. Ugyanakkor ez a megoldás bizonyos lehetoségeket nyújt arra is, hogy csökkentsük a hazai távfuto rendszerek hátrányát, nehézkességét az egyedi futésekkel szemben, megszunjék az ún. futési határhomérséklet, lehetoség legyen a fogyasztóknak átmeneti idoszakban is futési hot vételezni. Ezzel a megoldással éves szinten no a hofelhasználás, csökken a fajlagos költség, és mindezt amellett érjük el, hogy növeljük a komfortot.

A gyakorlatban sokszor elofordul, hogy a változó üzemállapotoknak megfeleloen hol egyik, hol másik szükséghuto kapcsolás nyújtaná az optimális megoldást. Ilyen esetre mutat példát a 12. ábra, ahol egy szükséghuto körrel lehet megvalósítani a B. és C. változatot, sot ad absurdum ezek egyideju üzemét.

Érdekes megvizsgálni a szükségesnél magasabb homérsékletu víz hálózatra kiadásának hatását (13. ábra). A változó tömegáramú hoközpontok fojtásos szabályozása a magasabb homérsékletu vízbol azonos fogyasztáshoz kevesebbet kér. Az egyutú használati melegvíz és futési szabályozók zárni kezdenek, no a hálózat eredo hidraulikai ellenállása, ill. ezzel egyidejuleg a csökkeno tömegáramok miatt csökken a fajlagos nyomásesés, és visszaszabályoz a keringeto szivattyú (KS). Szerencsétlen esetben ez a rendszer hidraulikai összeomlásához vezethet, ami alatt azt kell értenünk, hogy a szivattyúzás elérte a technikai lehetséges alsó határt, és pl. a védelmek a szivattyút leállítják, vagy egyszeruen a tömegáram kevesebb, mint amennyi a motorok frissvíz igénye stb. Ilyen és hasonló problémák megoldására alkalmazzuk a hálózat hidraulikai analízise alapján a kiválasztott pontokban azokat a bypass szabályozókat, amelyek „mufogyasztóként” muködnek. Az átkötéseket célszeruen a központi folyamatirányító rendszerrol célszeru muködtetni. Szabályozásuk, automatizáltságuk sokféle megoldású lehet, nyilvánvalóan az adott rendszer adottságaihoz a leheto legjobban illesztve. A hálózati átkötésekkel nemcsak a minimálisan szükséges tömegáramot tudjuk a rendszeren fenntartani, de lehetoség adódik a hálózat visszatéro felének hotároló képességét is hasznosítani. A megoldás igen elonyösen alkalmazható pl. az ún. pozitív csúcsrajáratás esetében. Ügyelnünk kell természetesen a homérsékletek és nyomásviszonyok kapcsolatára, ill. a nyugalmi nyomás és a védelmek beállítására, hogy a visszatéro ágban az elgozölgés veszélyét kello biztonsággal elkerüljük.

dezso-11.JPG

A fustgázhohasznosító kazán forróvízrendszerbe illesztésének kérdései

A füstgáz-víz hocserélo (KHC) voltaképpen egy kazán, amelyre tapasztalataim szerint igen kevés figyelem fordul. A forróvíztechnika egyik alapveto ökölszabálya, hogy az esetleges gozkiválás iránya és a kényszeráram egyirányba essék. Az ökölszabály mögött meghúzódó meggondolások messzire vezetnek, összefüggnek a lebiztosítás kérdésével, az elgozölgést követo gozbuborékok gyors összeomlásával, kondenzációjával stb. Azt szoktuk mondani, hogy egy forróvízrendszer legnagyobb üzemzavara a nem kívánatos kigozölgés, amit már csak azzal lehet súlyosbítani, ha a keletkezett gozt a kényszerárammal gyors kondenzációra kényszerítünk. Az említett ökölszabály tehát a hotermelo berendezésekre vonatkozóan úgy is megfogalmazható, hogy kényszeráramú leszálló ágat sose futs.

A gázmotor telepítok jelentos része ritkán gondol erre a szabályra, nem ismeri, nem is érdeklodik a füstgázhohasznosító kazán belso szerkezetét illetoen. Úgy gondolja, hogy ez a hocserélo konstruktorének titka, és a motorszállító felelossége.

Nézzünk egy gyakorlati példát, melyet a 14. ábra mutat. Az ábra jól mutatja, hogy a hohasznosító kazánon a víz bukdácsolva halad végig, ami ellentmond az említett forróvíztechnikai ökölszabálynak. Érdekes módon minden gyártó és szállító betartja formailag a szabályt, vagyis, hogy a lehult víz a készülékbe alul lépjen be, a felmelegített víz pedig felül lépjen ki, de, hogy a két csonk között a víz milyen utat jár be, arra vonatkozóan általában nincs információ, pedig erre egy rendszertervezonek oda kell(ene) figyelnie. A probléma megoldása (csak) látszólag egyszeru: a nagyobb vízoldali sebesség elérésére beépített terelolemezeket el kellene 90°C-kal fordítani



Mi szól ez ellen a kézen fekvo megoldás ellen? A készülékgyártók között is nagy a verseny, igyekeznek készülékeiket muszakilag mindjobban kihegyezni, hogy versenyképes árat tudjanak kialakítani. A 14. ábra egy 1016 mm-es átméroju, vízoldalon PN 16-os nyomásállóságú készüléket mutat be, amelynél a csoköteg fal az ismert X10CrNiMoTi 1810, ausztenites krómnikkel acélból van, de bármilyen hihetetlen is, mindössze 8 mm(!) falvastagságú. Ez ezt a készülékelemet igen kritikus helyzetbe hozza, hiszen füstgázoldalon 400–450°C-os füstgáz áramlik rá, kulcskérdés tehát a megfelelo hutés. Ha a 15. ábrát tekintjük, akkor látjuk, hogy csoköteg fal hutése a forróvíztechnika szempontjából elfogadható megoldás esetén nem biztosítható. A megoldás pl. egy álló kivitelu hocserélo volna, amelyik mind a hutovíz-áramlás, mind a készülék kritikus elemeinek hutése szempontjából optimális kivitelu.

A bemutatott problémakör jó példa arra, hogy egy igényes rendszertervezonek mi mindenre kell, illetve kellene figyelnie, és gyakran ütköznie a szállítóval, befektetovel, kivitelezovel. Hogy ehhez a befekteto, kivitelezo vagy üzemelteto részérol megkapja-e és milyen mértékben a támogatást, azt esete válogatja.


A füstgázrendszer biztonságtechnikai kérdései

A változatosság kedvéért a következokben tegyünk rövid kirándulást a füstgázoldalra és annak biztonsági megoldásaira. A gázkazánok esetében a begyújtás elotti szelloztetésnek komoly, nemzetközileg többé-kevésbé kompatibilis követelményrendszere és megoldásai vannak. Sokkal kevésbé kiforrott ugyanez a kérdés a gázmotorok esetében. Hazai és külföldi füstgázoldali robbanások mutatják azt, hogy ezen a téren van még tennivaló. Mint ismeretes a robbanások nagy sebességgel lejátszódó exoterm kémiai reakciók, melyek egyidejuleg jelentos nyomásnövekedéssel járnak együtt. A robbanások két nagy csoportja ismeretes: a deflagrációk, és a detonációk. A gázmotorok füstgázoldalán a nagyobb, kb. 2000–3000 m/s terjedési sebességu detonációkkal lehet számolni. A detonációk lefolyásuk tekintetében a lökéshullámokkal analógok.

Mitol robbanhat fel a füstgázoldal? A legnagyobb veszély értelemszeruen az indításkor van. Különösen a sikertelen indítást követo újbóli, esetleg többszöri újraindításkor. Ebben az esetben könnyen elképzelheto, hogy elégetlen keverék marad a füstgázrendszerben. Ezt a problémát a legtöbb gázmotorszállító különbözo, az indítást megelozo szelloztetési eljárásokkal, esetenként külön szellozteto ventilátor, ill. automatika beiktatásával oldja meg.

Más veszélyforrás is fennáll azonban. Nevezetesen, ha a gép üzeme közben egy vagy több henger gyújtása kimarad, akkor ez szintén vezethet füstgázoldali robbanáshoz. Ma minden korszeru készülék esetében a hengerek homérsékletét külön-külön is figyelik, és a homérséklet csökkenés – vagyis a gyújtás el, vagy kimaradása – leállítja a gépet. Nagy kérdés azonban, hogy e védelemnek a dinamikája milyen, és nem képzodik-e hamarabb robbanókeverék, mint ahogy a védelem a gépet leállította volna. Hogy ilyen problémák vannak, és ez nem álprobléma, arra vonatkozóan az oszintébb gázmotorgyártók bevallják, hogy minden 400–500-ik gépüknél szokott ilyen probléma elofordulni és már vannak hazai tapasztalataink is. Mindez persze statisztikailag jónak tunik, de aki kifog egy ilyen robbanást, annak bizonyára más errol a véleménye. A gázmotorgyártók – általában a vevok pénzén – különbözo biztonságtechnikai filozófiákat követnek. Van olyan gyártó, amelyik a füstgázrendszerre vonatkozóan megköveteli a PN 6 nyomásállóságot. Ennek ugyan ellentmond, hogy az általa szállított füstgázoldali hullámkompenzátorok, hangtompítók, hocserélok nyomásállósága PN 1, sot nem ritkán 0,5 bar túlnyomás! A füstgázoldali védelem ilyen megoldásával kapcsolatban más problémák is vannak, nevezetesen 2–3 bar fölötti visszarobbanás károkat okoz magában a motorban is, így azon kívül, hogy ez a megoldás járulékosan megterheli a vevot további költségekkel, nem igen tekintheto végiggondolt és megnyugtató megoldásnak.

Más gázmotorgyártók 0,5 bar túlnyomásra nyitó, nagyátméroju és szabadra vezetett hasadó- tárcsákban látják a megoldást. Nyilvánvaló, hogy a detonáció helyétol a hasadótárcsáig terjedo utat le kell rövidíteni, mert a befutott utat a nyomáshullám hangsebességgel teszi meg (oda-vissza), és ezen eltelt ido alatt a detonáció fészkében a nyomásnak nem szabad a készülék nyomásállóságának értéke fölé emelkedni. Ez tehát egy versenyfutás az idovel, amely a nyomásfront felépülése és a tehermentesítés között zajlik.



Az 16. ábrán egy gépelrendezést láthatunk, ahol 3 db 500-as hasadótárcsa védi a füstgázoldalt. A hasadótárcsa után egyenes szabadravezetések vannak, hogy a robbanáskor keletkezo impulzuserok az épületszerkezetet ne terheljék.


Összefoglalás

Az elmúlt évek során tervezésben, generáltervezésben, vállalkozásban, fovállalkozásban megvalósított mintegy 50 gázmotor, ill. az üzemeltetésben szerzett tapasztalatok számos érdekes muszaki kérdést vetettek fel. Ezek közül néhányat, aktuálisnak tunot érintettem, másokat, legalább ilyen fontosakat (pl. motortér szelloztetés, beszívott levego homérséklete stb.) terjedelmi okokból nem. Összefoglalólag talán az a tanulság vonható le, hogy a gyárilag összeszerelt, kompakt kivitelu gázmotorok, kiseromuvek telepítése látszólag pofonegyszeru. Mégis mennyi érdekes muszaki kérdés, megoldandó probléma, választási lehetoség merül fel, ha a feladatot igényesen, színvonalasan, tudatosan akarjuk megoldani.

A cikk okfejtése, a bemutatott példák talán rávilágítanak a szabályozó hatóságok felelosségére is. A rossz szabályozók, az ésszerutlen gazdasági motivációk visszatükrözodnek a muszaki megoldásokban. A végig nem gondolt gazdasági szabályozókat azután egyik pillanatról a másikra meg lehet változtatni, de a korábbi, sokmilliárdos muszaki megoldások jóvátehetetlenül a nyakunkon maradnak, ill. ha lehetséges átalakításuk, akkor az további költségekbe és idobe kerül.


Irodalomjegyzék

[1] Dezso Gy.: Idoszeru gondolatok a gázmotorok rendszerbe illesztésével kapcsolatban. ETE , 17. Távho Vándorgyulés eloadása, Bonyhád, 2002. szeptember 24-25.

[2] Javaslat a hazai futoeromuvek muködtetési formáira. EGA-NOVA/MET által az MVM Rt. részére készített tanulmány, Budapest,1992. február

[3] Dezso Gy.: A hazai kommunális távfutés jelene és perspektívái. Magyar Energetika, 1999/3. 2-12. old.

[4] Dezso Gy. – Fábri L: Kapcsolási elrendezések a gázmotorok hasznos termikus teljesítményének növelésére kondenzáció révén. EGA-NOVA Kft. és ABB Láng Gépgyár Rt. 41539/99. sz. szabadalmi bejelentése