Jak spořit v kotlích

Zdálo by se, že nikdo neodmítne technologii, která zvýší životnost strojních dílů i vyzdívek různých kotlů a ještě uspoří palivo. Na českém trhu je již 10 let technologie BG HitCoat®, která toto vše umožňuje, přesto se zdaleka nevyužívá tolik, jak by si zasloužila. Za zmínku stojí, že právě nejvýznamnější zahraniční vlastníci elektráren a tepláren v ČR výhody BG HitCoatu® rychle objevili a pravidelně objednávají, zatímco české podniky včetně toho největšího stojí stranou. O co jde? Zasychá doslova bleskově BG HitCoat® je velmi zajímavý materiál. Je to keramický povlak, který se však nenanáší v roztaveném stavu plazmou, jak je jinak u keramik obvyklé, ale úplně běžnou stříkací pistolí nebo štětcem z vodných suspenzí. Zasychá doslova bleskově a produktivita jeho nanášení je obrovská – stovky čtverečních metrů za směnu. Takže se nástřik provádí přímo v kotlích, bez demontáže. A hned se může najíždět – odstávku to nijak nezdrží. BG HitCoat® vykazuje extrémní přilnavost 10 - 15 MPa na všechny běžné konstrukční materiály – ocel uhlíkovou, nízkolegovanou, korozivzdornou i žáruvzdornou či žáropevnou, na šamoty, žárobetony i všechny ostatní vyzdívkové materiály (např. SiC). Je to tím, že při vytvrzování nejdříve zakotví na podklad a pak teprve polymerizuje. Takže nemá žádné vnitřní pnutí. To však není všechno. BG HitCoat® má tepelnou odolnost přes 1800 ?C, skvělou odolnost tepelným šokům, působí jako ochrana proti korozi, abrazi a zamezuje napékání strusky či jiných úsad, které mnohdy činí značné potíže v kotlích, ať už na membránových stěnách, tak na hořácích. Všechny tyto vlastnosti dovolily realizovat desetitisíce čtverečních metrů povlaku BG HitCoat® v ČR k plné spokojenosti investorů, jak se můžete přesvědčit v referenčním listu na webu. Nejčastější aplikací je ochrana vnějšího povrchu trubek ekonomizérů před abrazí polétavým popílkem nebo korozí kyselými kondenzáty. Za zmínku též stojí eliminace ucpávání vnitřku trubek předehříváků vzduchu (LUWO) polétavým popílkem před odsířením. Keramika na keramice? A jak působí BG HitCoat® na vyzdívkách? Zdálo by se, že keramika na keramice je nesmysl. Ale BG HitCoat® utěsní póry (mnohdy jsou průběžné) běžných vyzdívek a nedovolí do nich pronikat pecní atmosféře. Tím zamezí následným procesům, které uvnitř vyzdívek způsobují pnutí a trhání, a tedy výrazně zvyšuje životnost vyzdívek – až 4 krát. Podobně zvyšuje BG HitCoat® životnost vláknitých izolací (známý je např. SIBRAL), které mají spoustu výhod (dobrou izolační schopnost, jsou lehké, suchá, rychlá montáž), ale jednu velkou nevýhodu: jsou málo mechanicky odolné. Pokud proudí pecní atmosféra velkou rychlostí – a to je obvyklé – dochází k mechanickému poškozování těchto izolací, tzv. rozvlákňování. Pokud je však povrch těchto izolací opatřen ochranným povlakem BG HitCoatu®, blíží se jejich povrchová pevnost cihle a k rozvlákňování již nedochází. V souvislosti s hledáním alternativních nebo levnějších zdrojů paliva pro kotle se v poslední době hodně mluví o spalovaní biomasy. Tady se naráží na dosud nepoznané problémy. Jednak enormně vzrůstá množství nálepů a nápeků, které kotel zanášejí, jednak se vinou obsahu prvků jako je síra, chlór, fluór atd. v organickém matriálu objevují kondenzace a koroze na místech kotle, kde při spalování konvenčního paliva nebyly. I tady je pomocí nástřik BG HitCoatu®, podobně jako při spalování jihoafrického uhlí, které je levné, ale obsahuje nečistoty, se kterými jsme se nesetkávali. A co ty úspory paliva? Účinnost kotle zvyšuje nástřik BG HitCoat® několikerým mechanismem. Pokud docházelo na teplosměnných plochách k vytváření úsad, nálepů nebo nápeků, pak po nástřiku zůstávají čisté a prostup tepla probíhá nerušeně. Často se tvoří různé nálepy a nápeky na hořácích, ať už uhelných nebo mazutových, tím se mění jejich geometrie nebo se ucpávají a velmi se zhoršuje jejich účinnost. Po nástřiku BG HitCoat® zůstávají hořáky čisté a účinnost spalování nenarušena. Pokud má kotel porézní vyzdívku, pronikají často horké spaliny až k vnějšímu ocelovému plášti a zvyšují jeho teplotu. Tím samozřejmě narůstají tepelné ztráty. Po nástřiku BG HitCoatu® klesne teplota vnějšího pláště o několik stupňů a tepelná účinnost kotle se zvýší. Co je černé těleso Největší vliv však mají tzv. emisivní vlastnosti nástřiku BG HitCoatu®. To souvisí s pohlcováním a vyzařováním tepla. Nejlépe se teplo získané spálením paliva využije, pokud ho co největší podíl přejde sáláním přímo do trubek, ve kterých se ohřívá voda na páru. Ostatní teplo uniká ve formě horkých spalin do komína, i když jeho část se zachytí na dalších teplosměnných plochách (např. ekonomizérech), ovšem při podstatně nižších teplotách. Ideálním pohlcovačem i zářičem tepla je tzv. černé těleso, které má účinnost 100%. Je to teoretický pojem známý z fyziky. Konstrukční materiály v kotlích jako ocel nebo žáruvzdorné cihly mají účinnost vyzařování podstatně nižší, mezi 45 až 63 %. Zbytek tepla, které nepřejde sáláním do trubek, ohřívá produkty spalování paliva, tedy vodní páru a oxid uhličitý. Ale nástřik BG HitCoat® má emisivitu (=účinnost pohlcování a sálání) nad 93 %! Co se tedy po nastříkání stěn spalovací komory BG HitCoatem® stane? Teplo je pohlceno nástřikem BG HitCoat® a vyzářeno s 93% účinností, ovšem na jiných vlnových délkách než původně. A to takových, že už se zbytečně neohřívají spaliny, ale opět povrch trubek a dále voda v nich. Tepelná účinnost spalovacího procesu tak vzroste. Byla naměřena úspora paliva až 8 % nebo zvýšení výroby až o 6 %. U již fungujících kotlů se obtížně mění poměr mezi využitím sálavého a ostatního tepla, protože velikost a tvar teplosměnných ploch je již dán. Pokud však s vlivem emisivního nástřiku BG HitCoat® budeme počítat už při projektu nového kotle, můžeme podstatně zmenšit velikost jeho výměníků na nízkoteplotních úrovních. Zde si musíme trochu postěžovat na konzervativnost konstruktérů kotlů, kteří tvrdošíjně setrvávají na svých 50 let zavedených postupech. Stále hledáme prvního odvážlivce, který by se nebál do toho s námi jít. V petrochemickém průmyslu už jsme uspěli, v energetice ne. Berte to jako výzvu. Ing. Vlastimil Bartel & Ing. Antonín Grasse BG SYS HT s.r.o. www.bgsysht.cz