Verontreiniging van stoom door olie

Blog-Verontreiniging stoom door olie

Verontreiniging van stoom door olie

Oorzaak – Gevolg - Oplossing

Verontreiniging van stoom door olie kan tot gevaarlijke situaties leiden wanneer er sprake is van olieafzetting op de verwarmde oppervlakken in de ketel. Lekkage van olie, bijvoorbeeld door kapotte pakkingen van stoom-naar-olie warmtewisselaars, kan leiden tot verontreiniging [1]. Maar stoomverontreiniging kan ook ontstaan door het gebruik van roterende stromingsmachines, zoals stoomturbines of stoommotoren.

Olielekkage in het stoomsysteem veroorzaakt problemen die kunnen leiden tot mechanische schade met alle gevolgen van dien. Verontreiniging is al helemaal desastreus in de voedings- en farmaceutische industrie aangezien daar ‘clean steam’ wordt gebruikt.  Het is dus van groot belang om verontreiniging van stoom tijdig te detecteren en maatregelen te nemen.

In deze blog ga ik in op de risico’s van verontreiniging van stoom door olie en hoe deze voorkomen kunnen worden. Het complete verhaal (in het Engels) kunt u teruglezen in het gratis whitepaper (zie apart kader op deze pagina).

Ontvang het complete rapport als PDF download-document in uw mailbox (in het Engels)

>> Vraag hier uw exemplaar aan

Afbeelding 1: schematische weergave van de stoomcyclus inclusief SteamExpander (SE) parallel aan een druk reduceer (PRV).

Oorzaken van stoomverontreiniging

Een van de verontreinigingen is olie die het stoomsysteem in kan lekken. Met olie verontreinigde stoom veroorzaakt problemen in de gehele stoominstallatie en kan leiden tot schade met desastreuze gevolgen.

Stoomverontreiniging door olie kan in principe door twee systemen veroorzaakt worden: warmtewisselaars en roterende stromingsmachines.

Stoom-naar-olie warmtewisselaars
Stoom kan worden gebruikt om stookolie voor te verwarmen voordat deze verbrand wordt, bijvoorbeeld op schepen, of om warmte over te brengen van stoom naar een olietank. Warmtewisselaars van stoom-naar-olie kunnen lekken via flenzen, pakkingen of via lekkages in de wanden van de warmtewisselaar. Indien de oliedruk de stoomdruk overschrijdt, kan de olie in het stoomcircuit terechtkomen.

Roterende stromingsmachines
Roterende stromingsmachines, zoals een stoomturbine of stoommotor, die in het stoomcircuit is geïnstalleerd, gebruiken vaak oliesmering om de lagers van de as(sen) te koelen en te smeren. Het niet of slecht functioneren van stoomafdichtingen kan leiden tot olielekkage in het stoomcircuit.

Gevolgen van stoomverontreiniging

Van alle soorten stoomverontreiniging is olie de meeste ernstige, omdat olie op buizen afzet (afbeelding 2). Een dunne laag olie is al voldoende om de buizen te isoleren met kans op oververhitting. Warmtegeleiding van olie is namelijk 20 keer lager dan een kalklaag met dezelfde dikte. De wandtemperatuur van het metaal stijgt aanzienlijk, ver boven de ontwerptemperatuur en vermindert de sterkte van het materiaal. Als gevolg hiervan treden scheuren op in de ketelconstructie (afbeelding 3).

Afbeelding 2: door olie verontreinigde ketelbuizen [2]
Afbeelding 3: Scheuren in stalen ketelbuizen, een gevolg van oververhitting door olieverontreiniging [2]

Stoomverontreiniging door olie kan de volgende problemen in de ketel veroorzaken:

Verhoogde schuimvorming en overloop van ketelwater
Stoom zal meer verontreinigd worden door extra schuimvorming en wateroverdracht van de ketel naar het stoomnet. Verontreinigde stoom kan kleppen, procesinstallaties en stoomturbines beschadigen. Wateroverdracht resulteert in een hogere vochtigheidsgraad van de stoom en vereist het toepassen van geschikte condensaatpotten om de systemen en kleppen stroomafwaarts van de ketel te beschermen.

Aantasting van de niveauregeling en ketelveiligheden
Het ketelniveau wordt elektronisch geregeld en activeert de voedingswaterpompen om te voorkomen dat de ketel droog kookt en daardoor oververhit raakt. Beschadiging van deze cruciale veiligheidsvoorzieningen kan tot ernstige veiligheidsrisico's leiden.

Afzetting op de wanden van de vuurgang
Olie drijft boven op het ketelwater en kan alleen verwijderd worden door de topspui te gebruiken. Bij gebruik van de bodemspui verspreidt de olie zich over de wanden van de vlampijpen en wordt het probleem alleen maar vergroot: het vormt een dunne oliefilm op de ketelwanden wat kan leiden tot oververhitting.

Hoe olieverontreiniging in uw stoomsysteem te voorkomen is

De beste manier om verontreiniging door olie te voorkomen is om geen apparatuur te installeren in het stoomsysteem, die grote hoeveelheden olie gebruiken. Als u het rendement van uw installatie wilt verhogen door het toepassen van een kleine stoomturbine, kunt u machines overwegen, die geen of zeer weinig olie gebruiken.

Er zijn tegenwoordig turbines op de markt die zo zijn gebouwd dat het door de constructie onmogelijk is om stoom te vervuilen. Vraag voor het installeren van kleine stoomturbines of motoren altijd bij de leverancier naar het risico op stoomverontreiniging. Als u overweegt om een stoomturbine te installeren die gebruik maakt van oliesmering, dan is het van belang om de apparatuur te onderhouden volgens het onderhoudsschema zoals geadviseerd wordt door de fabrikant.

Stoomverontreiniging door olie kan worden vastgesteld door het controleren van de vuurgang aan de rookgaszijde. Het metaal begint eerst te scheuren en schilferen aan de rookgaszijde en kan uiteindelijk leiden tot breuk met ernstige schade als gevolg (afbeelding 3).

De Innecs SteamExpander SE250

Afbeelding 4: Innecs SteamExpander SE250 parallel aan een PRV

Innecs Power Systems heeft een kleine stoomturbine ontwikkeld, de SteamExpander, die gebruik maakt van olie-mist gesmeerde kogellagers in een overhangende rotorconfiguratie. Deze constructie zorgt ervoor dat er geen olie in het stoompad kan lekken en maakt het systeem geschikt voor gebruik in de voedings- of andere industrie waar schone stoom nodig is.

Meer informatie

Kijk hier voor meer informatie over de SteamExpander.

Wilt u naar aanleiding van mijn blog meer weten over dit onderwerp, of is er sprake van olieverontreiniging in uw stoominstallatie, neem dan contact met ons op door een e-mail te sturen naar info@innecs.nl, of ons te bellen: +31 852 733 160.

Referenties:

[1] Aalborg Technical Support - Oil conttamination in marine boilers

 

[2] https://officerofthewatch.com/2012/10/25/marine-boilers-oil-contamination/

 

Pieter van der Meer

Project Engineer

Tel: +31 (0)85 - 27 33 160
e-mail: p.vdmeer@innecs.nl
www.innecs.nl