Ångsystem

Ångsystemet är ett av stålindustrins system för transport av media. Ånga används i ett stort antal processer inom stålindustrin, exempelvis för uppvärmning av lokaler, uppvärmning av betbad, vid produktion av hetvatten och för att generera vakuum och så vidare. Ångan framställs främst i bränsleeldade ångpannor men elångpannor används också i viss utsträckning. Ytterligare ett alternativ för framställning av ånga är att utnyttja den värme som kan erhållas från förbränningens heta rökgaser. Energiinnehållet i ånga beräknas via en ekvation där massan och entalpin för ångan måste vara kända.

Distributionen av ånga inom verket sker via stora ångsystem som är uppbyggda av långa rörledningar inklusive ett stort antal anslutningar och ventiler. Förluster är vanligt förekommande i ångsystem och då främst via läckage och förluster, för värmeförluster i rörledningar se diagram nedan.

Den ånga som används inom stålindustrin är främst mättad vattenånga med ett måttligt tryck och en temperatur som ligger i intervallet 180 och 250 °C. Med måttligt tryck avses tryck i storleksordningen 10-40 bar. I systemet överförs ångans värmeenergi till luft eller vatten via värmeväxlare och ångareotemper. Ångan kyls och kondenseras på så vis till vatten i vätskeform vid en mättnadstemperatur på 100-150 °C.

I svenska stålverk går detta kondensat vanligtvis direkt ut i avloppet istället för att utnyttja återstående energimängd genom recirkulering av kondensatet tillbaka till ångpannan. Energibesparingar genom recirkulering är en stor fråga men det finns ofta mindre åtgärder som driftspersonal enkelt kan göra för att energibesparingar i ångsystem skall vara möjliga. Det bör nämnas att ångan i vissa processer förbrukas och därmed går det inte att återföra något kondensat.

På grund av energiförlusterna via kondensatet och längs rörledningen ligger verkningsgraden för en ångpanna i någonstans mellan 60 och 90 %. Vid vår-, sommar- och höstsäsongen när ångpannan går på låglast påverkas verkningsgraden än mer negativt. Slutsatsen är att ånga som medium kan anses vara ett mycket dyrt vid ogynnsamma förhållanden.

Diagram-värmeförluster i rörledningar för isolerade rör (Värmeförluster i rörledningar 1.pdf, 850,86 KB)

Diagram-värmeförluster i rörledningar för isolerade rör i byggnad (Värmeförluster i rörledningar 2.pdf, 1 MB)
 

Beräkning av läckage i ångsystem

Läckage sker på olika sätt i de rörledningar som finns placerade i ett ångsystem. Ångsystemets rörledningar är ofta dåligt isolerade vilket kan medföra ett typ av läckage. Ytterligare läckage kan ske vid ventiler och flänsar då dessa har en stor överföringsyta som driver på utströmningen av energi. De finns ofta enkla åtgärder som kan genomföras för att energibesparingar i ångsystemet skall ge resultat.

Vid läckage går det att beräkna hur stort läckaget är från systemet:

 
 

Vid framtagning av värmeförluster från rörledningar i ångsystemet används redan framtagna diagram där förlusterna och yttemperaturen för rörledningar i en byggnad samt i det fria anges, se filer.
 

Energibesparingar i ångsystem

Det bör understrykas att ånga endast bör användas då inga alternativ finns.

Ett antal enkla åtgärder som kan göras direkt i ett ångsystem för att minimera läckage och förluster:

  • Täta eventuella läckage genom grundliga kontroller av ledningar och ventiler
     
  • Åtgärda de eventuella skador som uppstått på isoleringsmaterial runt samtliga ledningar
     
  • Isolera ventiler och flänsar eftersom dessa har stora ytor och därmed vanligtvis genererar stora energiförluster
     
  • Beakta att rätt material väljs i form av ventiler, kondensatorfällor med mera
     
  • Kontrollera att styr- och reglerutrustning har rätt funktion
     
  • Kondensat bör återföras till systemet och inte släppas ut i avloppet
     
  • Se till att temperatur och flöde hos ångan anpassas till rådande behov