Para – energetické médium (1)

Para je z mnohých dôvodov jedným z najčastejšie využívaných médií na dodávku tepelnej energie. Jej využitie je obľúbené v mnohých odvetviach priemyslu pri rôznych typoch úloh – od výroby mechanickej energie cez vykurovanie priestorov až po aplikácie v procesnom priemysle.

Para je vysoko efektívna a jej výroba je ekonomická

Vody je dostatok a nie je drahá. Nie je nebezpečná pre zdravie a je šetrná k životnému prostrediu. V plynnej forme je to bezpečný a účinný nositeľ energie. Para dokáže preniesť päť- až šesťkrát viac energie ako ekvivalentné množstvo vody. Keď sa voda začne v kotle zohrievať, začína naberať energiu. V závislosti od tlaku v kotle sa voda pri určitej teplote začne vyparovať a premieňať na paru. Para obsahuje veľké množstvo energie, ktorú možno následne preniesť k nejakému procesu alebo do priestoru, ktorý treba ohriať. Možno ju vyrobiť pri vysokom tlaku a dosiahnuť tak jej vysokú teplotu. Čím vyšší tlak, tým vyššia teplota. Čím je teplota pary vyššia, tým viac tepelnej energie možno dodať a tým väčšiu prácu môže para vykonávať.

• Moderné kotly sú z hľadiska svojej konštrukcie kompaktné a účinné, využívajú na prenos veľkého objemu energie z paliva do vody niekoľko účinných technológií spaľovania s minimálnymi emisiami.
• Palivo, ktoré sa používa na spaľovanie v kotle, možno zvoliť z niekoľkých možností, napr. spáliteľný odpad, čo z parného kotla robí k životnému prostrediu priateľskú technológiu určenú na výrobu tepla. Centralizované kotolne môžu ťažiť z nízkych taríf plynu, ktorého dodávka môže byť prerušená, ale hneď aj nahradená inými vhodnými typmi palív. 
• Vysokoúčinné rekuperačné výmenníky tepla dokážu prakticky eliminovať náklady na odluh a odkaľovanie, vracať hodnotný kondenzát do kotolne a zlepšiť celkovú účinnosť parných a kondenzátových systémov.

Čoraz väčšia popularita kombinovaných systémov výroby tepla a elektrickej energie je dôkazom veľkej pozornosti, ktorú vzhľadom na rastúce požiadavky účinného využívania energie a ochrany životného prostredia venuje priemysel parným systémom.

Paru možno jednoducho a lacno dopraviť na miesto spotreby

Para je jedným z najčastejšie používaných médií na prepravu tepla na určité vzdialenosti. Vzhľadom na to, že prúdi v závislosti od úbytku tlaku potrubím, nie sú potrebné drahé obehové čerpadlá. Vďaka vysokému obsahu tepla v nej stačí na jej dopravu pri vysokom tlaku relatívne malé potrubie.

Ak je to potrebné, možno znížiť tlak pary priamo na mieste jej spotreby. Vďaka uvedenému usporiadaniu je celá inštalácia v porovnaní s inými teplonosnými médiami jednoduchšia a menej nákladná. Nižšie investičné a prevádzkové náklady na výrobu a distribúciu pary a kondenzátové systémy sú dôvodom, prečo mnohí používatelia volia radšej inštaláciu nových parných systémov namiesto iných energetických médií.

Paru možno jednoducho regulovať

Vzhľadom na priamu závislosť medzi tlakom a teplotou nasýtenej pary možno množstvo energie na vstupe do procesu ľahko regulovať, a to práve pomocou jednoduchej regulácie tlaku nasýtenej pary. Moderné riadiace systémy používané v parných systémoch sú navrhnuté s ohľadom na rýchle reakcie na zmeny prevádzkových veličín.

Použitie dvojcestných, namiesto trojcestných ventilov, často vyžadovaných pre systémy pracujúce s kvapalinami, zjednodušuje riadenie a celú inštaláciu a môže znížiť aj obstarávacie náklady zariadenia.

Energiu obsiahnutú v pare možno jednoducho odovzdať do procesu

Para umožňuje výborný prenos tepla. Len čo sa dostane do spotrebiča, proces kondenzácie účinným spôsobom odovzdá teplo médiu, ktoré má byť ohriate. Para môže médium ohrievať nepriamo cez teplovýmennú plochu alebo môže byť do neho priamo vstrekovaná Dokáže vyplniť akýkoľvek priestor pri zachovaní rovnomerného rozloženia teploty a odovzdať teplo počas kondenzácie pri konštantnej teplote; tým sa odstránia teplotné gradienty, ktoré možno nájsť pozdĺž každej teplovýmennej plochy – problém, ktorý sa vyskytuje veľmi často ako vlastnosť pri vysokoteplotnom olejovom alebo horúcovodnom vykurovaní.

 Vzhľadom na to, že schopnosť prenosu tepla pary je veľmi vysoká, požadovaná plocha šírenia tepla je relatívne malá. Vďaka tomu je možné použiť podstatne menšie zariadenie, ktoré je možné jednoduchšie nainštalovať a zaberie v prevádzke menej priestoru. Moderné kompaktné jednotky pre parou ohrievanú vodu s výkonom 1200 kW a zabudovanými parným doskovým výmenníkom tepla a všetkým riadením zaberie len 0,7 m² podlahovej plochy. Pre porovnanie jednotka skladajúca sa z rúrkového tepelného výmenníka zvyčajne zaberá dva až trikrát väčšiu plochu.

Riadenie moderného parokondenzátového systému je jednoduché

Používatelia z priemyslu sa čoraz viac sústreďujú na maximalizáciu energetickej účinnosti svojich systémov a minimalizáciu prevádzkových a režijných nákladov. Jedným z najdôležitejších dokumentov, ktoré podporujú nasadzovanie energeticky účinných technológií, je Kjotsky protokol týkajúci sa ochrany klímy. Podniky, ktoré v dnešnom vysoko konkurenčnom prostredí dokážu pracovať pri najnižších možných nákladoch, získavajú oproti svojim konkurentom veľkú výhodu. Náklady na výrobu môžu predstavovať rozdiel prežitia a pádu na trhu.

Spôsoby, ako možno zvyšovať energetickú účinnosť, zahŕňajú monitorovanie a zaznamenávanie spotreby energie všetkými dotknutými oddeleniami. Vytvorí sa tak povedomie o nákladoch a vedenie podniku sa môže zamerať na splnenie stanovených cieľov. Vďaka zabezpečeniu plánovanej a systematickej údržby možno takisto minimalizovať premenlivé mimoriadne výdavky. Prispeje to k maximalizácii účinnosti procesov, zlepšeniu kvality a zníženiu prestojov.

Väčšinu riadiacich systémov parokondenzátových technológií možno cez štandardné priemyselné siete prepojiť s modernými prevádzkovými meracími a riadiacimi prístrojmi a umožniť tak vytvorenie centralizovaného riadenia, ako je to v prípade napr. systémov SCADA či systémov riadenia energií budov. Ak si to však používateľ želá, môžu jednotlivé prvky parných systémov pracovať samostatne (nezávisle).

Kotolne a teplárne pracujúce s parou dokážu vďaka vhodnej údržbe pracovať veľa rokov, pričom stav mnohých prvkov systému možno jednoducho monitorovať automatickým spôsobom. V porovnaní s inými systémami možno plánované riadenie a monitoring odvádzačov kondenzátu v parokondenzátových systémoch zaistiť veľmi jednoducho pomocou monitorovacieho systému. Vďaka nemu možno automaticky odhaliť akékoľvek netesnosti či upchatia a okamžite o tom informovať zodpovedných pracovníkov. Je to v kontraste s drahými zariadeniami na zisťovanie únikov plynu alebo časovo náročným, manuálne vykonávaným monitoringom vyskytujúcim sa pri olejových alebo vodných systémoch.

Ak parný systém vyžaduje údržbu, možno veľmi jednoducho oddeliť súvisiace časti technológie a veľmi rýchlo ich odvodniť, vďaka čomu možno opravu vykonať takmer okamžite. V mnohých zdokumentovaných prípadoch sa ukázalo, že je podstatne lacnejšie nasadiť moderný, praxou preverený parný systém so sofistikovaným riadiacim a monitorovacím systémom, ako ho nahrádzať alternatívnymi metódami výroby a dodávky energie, ako je napr. decentralizovaný systém na baze spaľovania plynu.

Dnešné moderné parokondenzátové technológie sú na kilometre vzdialené od tradičného využívania pary v rámci parných strojov a iných spôsobov, ktoré sa objavili na začiatku priemyselnej revolúcie. Para je okrem toho preferovanou voľbou pre dnešný priemysel. Predstavte si akúkoľvek v súčasnosti známu značku alebo firmu a v deviatich z desiatich z nich bude hrať para dôležitú úlohu pri výrobe ich produktov.

Pokračovanie v ďalšom čísle.

Zdroj: The Steam and Condensate Loop Book. Citované 13. 1. 2014. Spirax Sarco Inc. 2011. ISBN 978-0-9550691-5-4. 

www.spiraxsarco.sk