CS250122B1 - Zapojení pro jištění zařízení předehřevu plynu proti přetlaku - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapojení pro jištění zařízení předehřevu plynu proti přetlaku, kde regulační stanice plynu sestává z vlastní regulační stanice s výměníky tepla a příslušnými armaturami a z kotelny propojené s regulační stanicí potrubím teplonosné látky. Účelem řešení je zamezení pronikání plynu o vysokém tlaku do okruhu teplonosné látky v případě havárie tohoto okruhu, zamezení ztrátám plynu a výbuchu v kotelně. Uvedeného účelu se dosahuje zařazením trojcesného bezpečnostního rychlouzávěru (4) před výměník (3) tepla, který může být opatřen Obtokovým potrubím (6), přičemž rychlouzávěr (4) může být opatřen mikrospínačem (411) pro přerušení přívodu elektrického proudu do kotelny (II) nebo může být v jednom z potrubí (191, 192) teplonosné látky instalován kontaktní manometr (32) pro stejný účel.

Description

Vynález se týká zapojení pro jištění zařízení předehřevu plynu proti přetlaku, zejména u větších regulačních stanic plynu, zahrnující jednak oblast regulační plynové stanice s výměníky tepla a odpovídajícími armaturami a jednak oblast kotelny s kotli, expanzními nádobami, oběhovými čerpadly a dalším příslušenstvím včetně měřicích přístrojů, kde regulační stanice plynu a kotelna jsou navzájem propojeny potrubím teplonosné látky.

V současné době známá řešení jistí zařízení předehřevu plynu sestávající z výměníku tepla zapojeného v plynovém potrubí ve vstupní části regulační stanice plynu a z kotlů na plynné palivo umístěných spolu s expanzními nádobami, oběhovými čerpadly a dalším příslušenstvím včetně měřicích přístrojů mimo regulační stanice v kotelně propojené s regulační stanicí potrubím teplonosné látky jednak pojistnými ventily u kotlů výkonově dimenzovanými pouze proti přestoupení tlaku teplonosné látky v kotli z titulu přetopení a jednak pojistným ventilem v otopné soustavě výměníku tepla výkonově dimenzovaným proti přestoupení tlaku v teplonosném systému z titulu vniknutí plynu o vysokém tlaku, a to většinou jen pro případ poškození nebo destrukce pouze jediné trubky v trubkovnici výměníku.

Další známé řešení jištění, a to proti výbuchu v kotelně v případech havárie trubkovnice výměníku tepla a výronu plynu o vysokém tlaku do systému teplonosné látky spočívá při stoupnutí tlaku v tomto systému na nepřípustnou hodnotu v okamžitém zastavení přívodu paliva do kotlů a zajištění tak uhasnutí otevřeného ohně. Toto jištění je provedeno tak, že první ovládací vstup bezpečnostního rychlouzávěru instalovaného v regulační řadě určené k regulaci tlaku v přívodu plynu ke kotlům je propojen s rozvodným potrubím teplonosné látky otopné soustavy a dosažení nepřípustného tlaku zajišťuje tak jako druhý ovládací vstup zapojený za regulátorem a jistící regulovaný tlak plynu proti nepřípustnému poklesu nebo stoupnutí, okamžité uzavření bezpečnostního rychlouzávěru a průtoku plynu do kotelny.

Všechna tato známá jistící zařízení a jejich zapojení jsou však nedostatečná a nezabezpečují proti poškození či destrukci větší část zařízení a nevylučují tak vyřazení regulační stanice na delší dobu potřebnou k obnově zařízení z provozu. To z důvodu, že velikost zmíněných pojistných ventilů je omezena technickými i ekonomickými důvody a jejich propustnost nevylučuje v závislosti na rozsahu výronu plynu o vysokém tlaku do teplonosné kapalné látky rychlé přestoupení nejvyššího dovoleného tlaku v příslušenství otopné soustavy, jejíž jmenovitý tlak je výrazně nižší než tlak ohřívaného plynu a poškození či dokonce destrukci některé části zařízení. Takovýmto poškozením je prakticky ohrožen celý teplonosný systém, avšak nejvíce jsou ohroženy zejména všechny měřicí přístroje, expanzní nádoby a kotle. Kromě toho z titulu, že většina regulačních stanic nemá trvalou obsluhu, není zajištěna bezpečnost okolí, neboť v případě havárie výměníku a výronu plynu do teplonosné látky, do zjištění havarijního stavu a dostavení se obsluhy k zastavení průtoku plynu havarovaným výměníkem tepla ucházel by plyn mimo stanici buď výfukovým potrubím pojistného ventilu instalovaného v soustavě teplonosné látky a pojistných ventilů u kotlů, nebo v případě nedostatečné propustnosti těchto pojistných ventilů i větší či menší trhlinou vzniklou při přestoupení nejvyššího dovoleného tlaku v některém z nejméně dimenzovaných komponentů zařízení jako například v expanzní nádobě či kotli.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro jištění zařízení předehřevu plynu proti přetlaku, zejména u větších regulačních stanic plynu, zahrnující jednak oblast regulační plynové stanice s výměníky tepla a odpovídajícími armaturami a jednak oblast kotelny s kotli, expanzními nádobami, oběhovými čerpadly a dalším příslušenstvím, včetně měřicích přístrojů, kde regulační stanice plynu a kotelna jsou navzájem propojeny potrubím teplonosné látky, a jeho podstata spočívá v tom, že před každým výměníkem tepla je instalován trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr, jehož ovládací vstup je propojen s jedním z potrubí teplonosné látky a za každým výměníkem tepla je instalována zpětná armatura, čímž se zabrání proniknutí vysokého tlaku při poruše trubkovnice do rozvodného potrubí teplonosné látky, jeho poškození a úniku plynu.

Každý výměník tepla je opatřen obtokovým potrubím před výměníkem tepla připojeným na obtokové hrdlo trojcestného bezpečnostního rychlouzávěru a za výměníkem tepla až za zpětnou armaturu, což zajišťuje nouzový provoz poškozené regulační řady bez předehřevu plynu.

Trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr je opatřen mikrospínačem pro přerušení přívodu elektrického proudu do kotelny a/nebo v jednom z potrubí teplonosné látky je instalován kontaktní manometr pro přerušení přívodu elektrického proudu do kotelny, což snižuje nebezpečí výbuchu plynu v kotelně při poruše.

Vyšší účinek vynálezu spočívá bez přerušení dodávky regulovaného plynu ve vyloučení překročení nejvyššího dovoleného tlaku a namáhání v zařízení a ve vyloučení poškození či destrukce zařízení tím, že v okamžiku zvýšení tlaku v teplonosné soustavě na stanovenou dovolenou hodnotu jednak trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr ihned uzavře průtok plynu do havarovaného výměníku a odkloní průtok plynu do obtoku výměníku tepla, ěímž zabrání dalšímu stoupání tlaku v teplonosné soustavě, jed250122 nak současně odstaví z provozu kotelnu přerušením dodávky elektrického proudu do kotelny, čímž se okamžitě zastaví chod oběhových čerpadel i kotlů. Tím se současně vyloučí i nebezpečí výbuchu v kotelně. Automatickým zastavením výronu plynu havarovaným výměníkem zabrání se i ztrátám plynu a jeho úniku do okolí stanice a ohrožení bezpečnosti okolí. Průrazné tlakové pojistky jsou pak při tomto řešení jištěním dalším, zabezpečujícím zařízení proti přestoupení přetlaku a dovoleného namáhání z hlediska rychlosti destrukce a tlakových změn.

Příklady provedení podle vynálezu jsou schematicky znázorněny na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je schéma zapojení regulační stanice plynu a k ní přináležející kotelny, na obr. 2 je schematicky znázorněn přiklad provedení trojcestného bezpečnostního rychlouzávěru a na obr. 3 je část schéma zapojení regulační stanice plynu znázorňující alternativní zapojení pro jištění zařízení předehřevu plynu proti přetlaku.

Podle vynálezu je celé zařízení znázorněné na obr, 1, tvořeného regulační stanicí Ϊ plynu a kotelnou II, které jsou navzájem propojeny rozvodným potrubím 19 teplonosné látky a rozvodným potrubím 21 plynu. Regulační stanice I plynu se skládá ze dvou regulačních řad A, z nichž jedna je hlavní a druhá záložní, n u nichž v každé jsou instalovány vstupní uzavírací armatura 1, prachvý filtr 2, trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr 4, na jehož obtokové hrdlo 41 je napojeno obtokové potrubí B výměníku 3 tepla zaústěné do potrubí 2B regulační řady A za zpětnou armaturou 5, výměník 3 tepla pro ohřev plynu, zpětná armatura 5, dva bezpečnostní rychlouzávěry 7 pro jištění nepřípustného nárůstu nebo poklesu tlaku regulovaného plynu za redukčním ventilem 8, redukční ventil 8 pro redpkci vstupního tlaku na žádaný konstantní výstupní tlak, plynoměr 9 a posléze výstupní uzavírací armatura 10. Trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr 4 má ovládací vstup 11 určený při nárůstu tlaku v otopné soustavě s kapalnou teplosměnnou látkou nad přípustnou mez pro uzavření výstupního hrdla 42 trojcestného bezpečnostního uzávěru 4, zapojený ve vratném potrubí 192 teploncsné látky. Dále je trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr 4 vybaven mikrospínačem 411, určeným při uzavření přímého průtoku bezpečnostním rychlouzávěrem 4 k přerušení přívodu elektrického proudu do kotelny II, zejména pak k oběhovým čerpadlům 24 a k elektroinstalaci 221 kotlů 22. Teplosměnné zařízení propojující výměníky 3 tepla v regulační stanici I plynu je k případně potřebnému vyřazení některého z výměníku 3 tepla z provozu teplonosného okruhu vybaveno uzavíracími armaturami 16, 17 a k jištění proti přestoupení přetlaku pojistným ventilem 18 přiměřeného výkonu pro drobnější poruchy. Dále je regulační stanice I plynu vybavena pomocnou regulační řadou B určenou pro zásobování kotelny II plynným palivem, ve které jsou instalovány, vstupní uzavírací armatura 12, bezpečnostní rychlouzávěr 13, redukční ventil 14 pro redukci výstupního tlaku z regulační řady A na tlak určený pro hořáky kotlů 22 umístěných v kotelně II, a plynoměr 13. S kotelnou II jsou výměníky 3 tepla v regulační stanici I plynu propojeny rozvodným potrubím 19 teplonosné látky, zatímco pomocná regulační řada B je s kotelnou II propojena rozvodným potrubím 21 plynu. Dále je v přívodním potrubí 191 teplonosné látky k výměníkům 3 tepla instalována průrazná tlaková pojistka 20 a ve vratném potrubí 192 teplonosné látky od výměníků 3 tepla instalována další průrazná tlaková pojistka 20.

Kotelna II sestává z kotlů 22 sloužících pro ohřev teplonosné látky, která je prostřednictvím oběhovým čerpadel 24 dopravována přívodním potrubím 191 teplonosné látky do výměníků 3 tepla a vratným potrubím 192 teplonosné látky z výměníků 3 tepla instalovaných v regulační stanici I plynu zpět do kotlů 22. Zvýšení objemu ohřívané teplonosné látky je zachyceno v uzavřených tlakových expanzních nádobách 23 a proti přestoupení tlaku teplonosné látky v kotlích 22 z titulu případného přetopení jsou v blízkosti kotlů 22 instalovány pojistné ventily 25. Celá otopná soustava je dále vybavena dalšími potřebnými armaturami uzavíracími, pro odvzdušňování, seřizování a přezkušování, jakož i měřicími přístroji, které ve schématu nejsou vyznačeny.

Dle obr. 2 je trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr 4 vybaven obtokovým hrdlem 41, k němuž je obtokový kanál 27 při otevřeném bezpečnostním rychlouzávěru 4 uzavřen či přivřen kuželkou 29, zatímco přímý průtok 29 je otevřen.

U alternativních provedení zapojení pro jištění zařízení předehřevu plynu proti přetlaku dle vynálezu znázorněných v obr. 3 je v přívodním potrubí 191 teplonosné látky od kotlů 22 k výměníkům 3 tepla instalována zpětná armatura 30 a ve vratném potrubí 192 teplonosné látky je zabudován kontaktní manometr 32 určený při dosažení vypínacího tlaku trojcestného bezpečnostního rychlouzávěru 4 k přerušení přívodu elektrického proudu do kotelny II, zejména pak k oběhovým čerpadlům 24 a elektroinstalaci 221 kotlů 22.

Dojde-li při havárii trubkovnice 31 výměníků 3 tepla k výronu plynu o vysokém tlaku do teplonosné látky s výrazně nižším provozním tlakem, což se může projevit při uvolnění a netěsnosti trubek 311 výměníku 3 tepla či při postupně se rozšiřující trhlině v některé nebo ve více trubkách 311 výměníků 3 tepla, dojde k nežádoucímu nárůstu přetlaku v otopné soustavě tvořené výměníky 3 tepla, kotli 22, čerpadly 24, expanzními nádobami 23 a rozvodným potru250122 bím 19 teplonosné látky. Při dosažení stanovené hodnoty přetlaku v otopné soustavě, odpovídající vypínacímu tlaku trojcestného bezpečnostního rychlouzávěru 4 působícímu na ovládací vstup 11, uzavře trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr 4 přímý průtok 28 do výměníku tepla 3 a otevře obtokový kanál 27 k obtokovému hrdlu 41 trojcestného bezpečnostního rychlouzávěru 4, čímž se odkloní průtok plynu obtokovým potrubím 6 a současným uzavřením zpětné armatury se zastaví bez přerušení dodávky plynu další výron plynu do teplosměnné kapalné látky a zabrání tak nepřípustnému překročení dovoleného tlaku nejníže dimenzovaného příslušenství otopné soustavy a tím i poškození či destrukci některých částí zařízení. Kromě toho zabrání se tak i úniku většího množství plynu do atmosféry a ohrožení bezpečnosti okolí. Současně s uzavřením trojcestného bezpečnostního rychlouzávěru 4 vybaveného mikrospínačem 411 přeruší mikrospínač 411 přívod elektrického proudu do· kotelny II, zejména pak k oběhovým čerpadlům 24 a elektroinstalaci 221 kotlů 22, čímž okamžitě uhasnou kotle 22, zastaví se chod čerpadel 24 a vyloučí se tak i nebezpečí výbuchu v kotelně I. Alternativně pokud trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr 4 není vybaven mikrospínačem 411 a místo něj je ve vratném potrubí 192 teplonosné látky dle obr. 3 instalován kontaktní manometr 32, přerušuje při dosažení stanovené hodnoty přetlaku v otopné soustavě odpovídající vypínacímu tlaku trojcestného bezpečnostního rychlouzávěru 4 přívod elektrického proudu do kotelny II kontaktní manometr 32 se stejným účinkem. V případech rychlé a rozsáhlé destrukce trubkovnice 31 či trubek 311 ve výměníku 3 tepla, kdy za odfuku pojistného ventilu 18 v regulační stanicí I plynu a za odfuků pojistných ventilů 25 v kotelně II bylo by uzavření trojcestného bezpečnostního rychlouzávěru 4 příliš pomalé k zabránění nárůstu tlaku v otopné soustavě byť na krátkou dobu nad dovolený tlak jejího nejníže dimenzovaného příslušenství, prasknou dle potřeby jedna či obě průrazné tlakové pojistky 20, které překročení dovoleného tlaku nejníže dimenzovaného příslušenství nepřipustí, čímž je v každém případě zajištěno, že nedojde k poškození či destrukci jiných částí zařízení. V přívodním potrubí 191 teplonosné látky do výměníků 3 tepla může být alternativně dle obr. 3 průrazná tlaková pojistka 20 nahrazena zpětnou armaturou 30, čímž se při dostatečně dimenzované průrazné tlakové pojistce 20 ve vratném potrubí 192 teplonosné látky dosáhne stejného účinku, jako když jsou v obou potrubích 191,192 teplonosné látky instalovány průrazné tlakové pojistky 20. Po příchodu obsluhy k odstranění havárie pak aniž by došlo k přerušení dodávky plynu stačí uzavřít ventily 18, 17 vyřazující havarovaný výměník 3 tepla z teplonosného okruhu, dle potřeby nahradit prasklé průrazné tlakové pojistky 20 novými, odplynit teplosměnný okruh a doplnit jej teplosměnnou kapalinou, převést provoz na záložní regulační řadu A, v níž není výměník porušen, uzavřít uzavírací armatury 1, 10 v odstavené regulační řadě A, uvést do pohotovostního stavu či funkce pomocnou regulační řadu B a dle předpisu je možno znovu kotelnu II uvést do provozu. Tím se dle vynálezu zabrání přerušení dodávky plynu, možným dalším poškozením zařízení, ztrátám plynu únikem do ovzduší, ohrožení okolí větším množstvím unikajícího plynu i podmínkám pro výbuch v kotelně II a rozsah havárie se omezí na pouhý výměník 3 tepla, případně na výměnu prasklých průrazných tlakových pojistek 20.

Claims (4)

1. pRedmět

   1. Zapojení pro jištění zařízení předehřevu plynu proti přetlaku, zejména u větších regulačních stanic plynu, zahrnující jednak oblast regulační plynové stanice s výměníky tepla a odpovídajícími armaturami a jednak oblast kotelny s kotli, expanzními nádobami, oběhovými čerpadly a dalším příslušenstvím včetně měřicích přístrojů, kde regulační stanice plynu a kotelna jsou navzájem propojeny potrubím teplonosné látky, vyznačující se tím, že před každým výnjěníkem (3) tepla je instalován trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr (4), jehož ovládací vstup (11) je propojen s jedním z potrubí (191, 192 J teplonosné látky a za každým výměníkem tepla (3) je instalována zpětná armatura (5j.

   YNÁLEZU
2. 2. Zapojení dle bodu 1, vyznačující se tím, že každý výměník (3) tepla je opatřen obtokovým potrubím (6) před výměníkem (3) tepla připojeným na obtokové hrdlo (41) trojcestného bezpečnostního· rychlouzávěru (4) a za výměníkem (3) tepla až za zpětnou armaturu (5).
3. 3. Zapojení podle některého z bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že trojcestný bezpečnostní rychlouzávěr (4) je opatřen mikrospínačem (411 j pro přerušení přívodu elektrického proudu do kotelny (II).
4. 4. Zapojení podle některého z bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že v jednom z potrubí (191, 192 j teplonosné látky je instalován kontaktní manometr (32) pro přerušení přívodu elektrického proudu do kotelny (II).