Výrobe tepla a hospodárenia s nim musí byť venovaná mimoriadna pozornosť. Palivová základňa nášho hospodárstva sa stále zmenšuje a ide o to, aby sme s nim vystačili dovtedy, pokiaľ sa nenájde nový, výdatný zdroj tepelnej energie.
Dosiaľ prichádza veľké množstvo tepla nazmar, napr. v sušiarňach, pri lisovaní dosák, zastaranými spôsobmi odsávania drobného odpadu a nedbalou údržbou tepelných systémov. Zodpovedný technik, ktorý má zaistiť nápravu, musí postupovať cieľavedome a plánovite. Vychádza predovšetkým z presného zistenia doterajšieho stavu, skontroluje, či teplonosná látka pred spotrebičom má predpísané parametre. Na to používa správne ciachované prístroje. Overuje, či nemožno použiť teplonosnú látku nižších parametrov, napr. zväčšením výhrevnej plochy alebo použitím inej technológie. Priebežne sleduje spotrebu tepelnej energie a vedie o tom záznamy zostavovaním odberového diagramu. Skutočný obraz o spotrebe tepla a jeho kolísaní poskytne aspoň štrnásťdenné sledovanie. Pokiaľ nie sú k dispozícii registračné prístroje, treba odpočítať údaje pravidelne v 15 minútových intervaloch. Ďalej zistí alebo určí účinnosť kotlov, cenu pary a špecifickú spotrebu tepelných motorov. Preskúša špecifické spotreby tepla pri jednotlivých spotrebičoch.
Už pri tomto prieskume sa objavia niektoré typické nedostatky:
Pri realizácii nápravných opatrení sa má vychádzať od spotrebičov a od nich postupovať smerom k zdroju. Úspory energie pri spotrebičoch majú za následok odľahčenie rozvodnej siete i zdroja a vedú rýchle k zlepšeniu celkovej účinnosti zariadenia.
Krátkodobé racionalizačné opatrenia vedúce k lepšiemu hospodáreniu s teplom v našom odbore:
Dlhodobé opatrenia by mali zabezpečiť okrem iného:
Tieto opatrenia platia hlavne pre veľké závody a kombináty. Ale i v malých prevádzkach, v družstevných a komunálnych výrobniach sa dá zabezpečiť, aby neunikala para netesnosťami, sušiareň nemala neúmerne vysokú spotrebu pary a aby sa teplý vzduch z odvádzacieho zariadenia po dokonalom prečistení vracal späť do dielní.
10.1. Energetické sústavy v drevospracujúcom priemysle
Energetická sústava je súbor zariadení od zdroja po spotrebič pre výrobu, transformáciu, rozvod a spotrebu energie. V drevospracujúcom priemysle sa používajú bežné tepelné elektrické a tlakovovzdušné energetické sústavy. Technologické pochody si vyžadujú, aby dodávaná energia mala nemenné parametre (teplota, napätie, tlak). Spotreba energie však spravidla časovo kolíše - pravidelne lebo nepravidelne nadobúda maximálnu hodnotu, potom klesne na nižšiu hodnotu alebo na nulu. Tieto cykly sú pri rôznych technologických zariadeniach rôzne. Porovnajme napr. spotrebu tepla v sušiarňach, v lisoch a vo vykurovacej sústave. Každá zmena spotreby vyvolá nepravidelnosť v energetickej sústave, ktorá musí zaručiť, aby spotrebiče boli zásobené energiu požadovaných parametrov. Ak samotný zdroj nemôže z akýchkoľvek dôvodov túto požiadavku zaručiť, musia sa urobiť také opatrenia, ktoré vyrovnajú nerovnomernosti v odbere. Napr. zaradenie tepelného akumulátora v rozvode tepla alebo dostatočne dimenzovaný veterník v tlakovovzdušnej sústave.
Energetické sústavy sú centralizované a decentralizované.
Centralizovaná energetická sústava je taká, kde sú všetky spotrebiče v závode zásobované z jedného miesta, v ktorom sa energia buď vyrába alebo kde sa privádza zvonku. Výhodou tejto sústavy je možnosť využiť veľké zariadenia s vysokou účinnosťou. Nevýhodou, najmä pri tepelných sústavách, je dlhý a zložitý rozvod. Taký rozvod vždy kladie veľké nároky na údržbu, je veľmi nákladný a zaťažuje prevádzku veľkými stratami najmä pri prerušovanom chode. Ďalšou nevýhodou je, že treba dimenzovať zdroj na najvyššie parametre, ktoré sa v sústave vyskytnú, napr. taktový lis pracuje s vyššou teplotou ako sušiareň. Pre ostatné spotrebiče treba parametre nositeľa energie prispôsobovať, čo je opäť sprevádzané stratami. Cez tieto nevýhody centralizovaná sústava prevláda najmä tam, kde sa na výrobu tepla použijú tuhé palivá. Ťažko si možno predstaviť haldy paliva rozmiestnené na rôznych miestach v závode na zásobovanie niekoľkých zdrojov tepla.
Decentralizovaná sústava predstavuje niekoľko menších výrobní energie. Ich parametre presne zodpovedajú parametrom spotrebiča, alebo a dajú ľahké prispôsobovať. Odpadá teda nevyhnutnosť regulácie, vždy sprevádzanej stratami. Ich prevádzka je pružná, ľahko a rýchle sa uvedú do chodu a práve tak odstavia - tým sú obmedzené straty chodom naprázdno. Sú postavené čo najbližšie k spotrebiču, takže obsluha sa obmedzí len na občasný dohľad. Použitie decentralizovanej tepelnej sústavy je však podmienené zdrojom energie. Ak nebudeme uvažovať elektrinu, potom sa táto sústava môže použiť len pri kúrení kvapalnými a plynnými palivami.
Ďalšia možnosť spočíva v kombinácii oboch sústav. Základná a obvykle najvyššia spotreba energie nízkych parametrov je krytá z centralizovanej sústavy, takže zdroj i celý rozvod nemusí byť stavaný na vysoké parametre. Spotrebiče s vyššími požiadavkami sú zásobované individuálne. Napr. nábytkársky závod pri modernizácii technologického zariadenia nahradil pôvodný etážový lis taktovým lisom, pracujúcim s podstatne vyššou teplotou. Ak má byť nový lis zásobovaný z centrálnej sústavy, bolo by potrebné nahradiť doterajší kotol iným pri súčasnej rekonštrukcii celej kotolne i rozvodu. Táto rekonštrukcia by si vyžiadala veľké náklady a zastavenie výroby na dlhý čas. Preto bol radšej vybraný taký lis s elektrickým ohrevom, pri ktorom stačilo vymeniť len transformátor.
10.2. Rozvody tepla
Tepelná energia neexistuje samostatne, je vždy viazaná na nejakú látku. Táto látka je potom nositeľom tepla, nazývame ju teplonosné médium (látka, prostredie). Môže to byť plyn, para alebo kvapalina. Teplonosná látka prijíma teplo v tepelnom zdroji a odovzdáva ho v spotrebiči. Ak sa vracia späť k zdroju, hovoríme o uzavretom obehu, ak sa nevracia, ide o otvorený obeh, ktorý je nehospodárny. Podľa druhu teplonosnej látky rozlišujeme parné kvapalinové a plynové tepelné sústavy.
Parná tepelná sústava sa používa ako teplonosnú látku väčšinou vodnú paru. Sú známe i pary iných látok, napr. sodíka, ortuti, dowthernu, freónov, používané na prenášanie tepla. Výroba môže mať princíp teplárne alebo výhrevne. V teplárni sa najprv využije para pre výrobu elektrickej energie, za turbínou však nekondenzuje, ale sa privádza do teplovodných sietí. Je doplňovaná ešte parou z odberu alebo škrtenia ostrej pary. Teplárenské turbíny musia totiž pracovať rovnomerne, hoci spotreba v tepelných sieťach spravidla kolíše. Pomer množstva pary prešlej turbínou. M1, k množstvu pary M dodávanému do rozvodnej siete je teplárenský súčiniteľ
Tento súčiniteľ nie je nikdy rovný 1, ale mal by byť čo najvyšší. V spotrebičoch para odovzdáva teplo a kondenzuje. Kondenzát je odlučovaný a zachytávaný v kondenzačných nádržiach, odkiaľ sa čerpá späť do kotla. V praxi však veľké množstvo kondenzátu uniká, čo predstavuje veľkú stratu.
Výhrevňa je zariadenie výlučne na výrobu tepelnej energie. Pracuje s nižšími parametrami ako tepláreň. Tu nie je turbína na výrobu elektriny.
Nesúlad medzi plynulou dodávkou tepla zdrojom a nerovnomerným odberom sa dá čiastočne odstrániť zaradením parného akumulátora (obr. 10.1). Ten pracuje tak, že nadbytočná para sa vedie do kvapaliny v akumulátore, kde kondenzuje. Vzrastá tlak - akumulátor sa nabíja. Zvýšená spotreba je vždy doprevádzaná poklesom tlaku v rozvodnej sieti, kvapalina sa začne odparovať -akumulátor dodáva teplo.
Parné sústavy sú na základe dlhoročných skúseností budované na veľkú prevádzkovú spoľahlivosť. V poslednom čase ich však vytláčajú kvapalinové sústavy. Prechodom od pary k horúcovodnej sústave sa ušetrí 20 až 60 % tepla.
Kvapalinová tepelná sústava. Kvapalina preberá teplo v tepelnom generátore alebo vo výmenníku (obr. 10.2.). V spotrebiči sa ochladzuje a ochladená sa čerpá späť. Sústava môže pracovať bez tlaku, t.j. tlak zodpovedá výške stĺpca kvapaliny alebo s tlakom, ktorého výška zodpovedá prevádzkovej teplote kvapaliny. Obeh kvapaliny môže byť samočinný alebo častejšie nútený zaistený jedným alebo niekoľkými obehovými čerpadlami. V sústave musí byť priestor, do ktorého sa kvapalina pri ohreve rozpína. Najpoužívanejšia kvapalina je voda, ktorá pri teplotách nad 100oC musí byť v uzavretej tlakovej sústave. V súčasnosti sa používajú aj oleje, ktoré sa môžu beztlakovo ohriať až na teploty okolo 400 °C.
Obr. 10.1 Parný akumulátor1 – teleso akumulátora, 2 – parné potrubie, 3 – rozdeľovač, 4 – tepelná izolácia
Plynová tepelná sústava. Ako teplonosné médium sa používa prehriata para, plyny či spaliny. Používa sa s výhodou v sušiarenskej technike. Ako zdroj tepla môže byť použitý olejový alebo plynová horák, ktorého spaliny sa po zmiešaní s čerstvým vzduchom vedú do sušiaceho priestoru. Sústava môže byť doplnená prídavným spaľovaním dreveného odpadu.