Systém výroby a distribuce čisté páry

Jak zdravotnickým zařízením zajistit dostatek čisté páry v požadované kvalitě? Efektivní a spolehlivé řešení nabízí komplexní systém výroby a distribuce čisté páry, Pure Steam System (PS System).

Úvod

V mnoha zdravotnických zařízeních po celé České republice je i dnes pro sterilizační procesy k dispozici pouze vodní pára, vyráběná v parních kotlích nebo připravovaná v jiných zdrojích. Tato pára však nesplňuje požadavky kladené na kvalitu čisté páry.

V posledních letech byly velmi zpřísněny požadavky na kvalitu požívané páry ve zdravotnických zařízeních, především pro centrální sterilizace a pro vzduchotechniku k vlhčení čistých prostorů. Evropské normy a předpisy, týkající se kvality páry, kladou důraz na dodržení požadované teploty a tlaku, čistotu danou fyzikálními i chemickými vlastnostmi a výrobu potřebného množství čisté páry v relativně krátkém čase. Všechny způsoby sterilizace jsou prováděny v moderních přístrojích s hlídanými parametry. Součástí sterilizace je vždy písemný záznam o průběhu sterilizačního procesu. Ten je velmi přísně monitorován chemickými a biologickými indikátory.

PS System pro centrální sterilizaci

Hlavním úkolem systému výroby a distribuce čisté páry je zajistit čistou páru pro koncová zařízené v kvalitě, která splňuje požadavky specifikované platnou legislativou. Navržený systém zahrnuje zařízení, která zajistí výrobu a distribuci čisté páry pro jednotlivé spotřebiče v požadovaném množství a kvalitě. Podmínkou spolehlivé dodávky čisté páry je vzájemná provázanost použitých zařízení, včetně správně dimenzovaných a instalovaných nerezových rozvodů. Tyto rozvody zahrnují prvky pro možnost odběru páry k měření její kvality.

Systém je vybaven vlastním softwarem, který řídí a monitoruje chod veškerých jeho zařízení. Pro dosažení efektivní a správné funkce systému jsou také navrženy plány pro kontrolní měření kvality čisté páry i pravidelné servisní prohlídky a kontroly provozu.

Schématické propojení je znázorněno na obrázku 1.

Systém výroby a distribuce čisté páry zahrnuje:

• odborný návrh systému a vytvoření jednotné dokumentace,
• zdroj tepla /technické páry/vyvíječ čisté páry – STEAMEX,
• výrobu demineralizované vody,
• nerezové rozvody pro distribuci čisté páry,
• odběrní místa pro možnost měření čisté páry,
• řídicí a regulační systém včetně vlastního softwaru,
• plán pravidelného měření a hodnocení čisté páry,
• plán pravidelných servisních úkonů na zařízeních, rozvodech, spotřebičích,
• pravidelná kontrola provozu systému v návaznosti na platnou legislativu.

Pro systém výroby a distribuce čisté páry společnost E S L, a.s. vyvinula zařízení na výrobu čisté páry, které využívá vyvíječ čisté páry s deskovým výměníkem – STEAMEX.

Požadavky na čistou páru

Za čistou je považovaná pára, která je vyráběna z demineralizované vody (demivoda) v odparkách nebo ve vyvíječích páry, vyrobených z ušlechtilých nerezových materiálů. Parametry čisté páry pro zdravotnická zařízení jsou dané normou ČSN EN 285+A2. Jsou to:

Fyzikální parametry:

• obsah nekondenzovatelných plynů v páře,
• suchost páry,
• přehřátí páry,
• stálost tlaku páry.

Chemické parametry:

• znečištění v napájecí vodě vyvíječe páry,
• znečištění v kondenzátu z vyvíječe do sterilizátoru,
• znečištění v kondenzátu z páry použité ve sterilizátoru.

Pro materiály používané k výrobě a rozvody čisté páry se doporučují austenitické nerezové oceli třídy 1.4301/1.4306, 1.4401/ 1.4404, 1.4571 (AISI 304/304L, AISI 316/316L, AISI 316Ti).

STEAMEX – Vyvíječ čisté páry spol. E S L, a.s.

STEAMEX je vyvíječ čisté páry s deskovým výměníkem, který byl konstruován pro potřeby PS System v rámci vývojově-výzkumného projektu společnosti E S L, a.s. Je konstruován pro vytápění technickou parou, např. z místní parní sítě v rozpětí 4 až 10 bar. Kondenzát z technické páry je obvykle vracen do kondenzátní nádrže s maximální teplotou 98 °C při plném výkonu zařízení. Odvod kondenzátu lze řešit i jiným způsobem.

Pro předávání tepla je použit celonerezový svařovaný deskový výměník. Pro vychlazení primárního kondenzátu je instalován rovněž celonerezový svařovaný deskový výměník jako chladič kondenzátu.

Primární strana

Primární technická pára je vedena přes ruční uzavírací ventil, filtr a regulační ventil s elektrickým pohonem, který má současně havarijní funkci, do deskového výměníku. Na vstupním potrubí do deskového výměníku jsou umístěny teploměry a tlakoměry. Technický kondenzát z deskového výměníku je veden kondenzátní sestavou armatur do uvolňovače a dále do deskového výměníku Alfa Laval, kde dochází ke zchlazení kondenzátu a současně, protiproudým průtokem, k předehřevu napájecí vody z úpravny. Napájecí voda se předehřeje na cca 40 až 120 °C. Zchlazený kondenzát s teplotou cca 40 až 98 °C je veden zpět ke zdroji technické páry.

Sekundární strana

Napájecí voda (demivoda), vycházející z úpravny pracující na bázi reverzní osmózy, je čerpána doplňovacím čerpadlem přes deskový výměník předehřevu, kde dochází k jejímu předehřátí. Dále je vedena do sekundární části parního celonerezového deskového výměníku, kde dochází k jejímu odparu. Čistá pára o tlaku 0,5 až 0,6 MPa je z deskového výměníku vedena do tangenciálního separátoru, kde dochází k dokonalému odloučení kapiček vody z páry. Ze separátoru je čistá pára vedena výstupním potrubím přes regulační ventil s elektrickým pohonem, kde je regulován výstupní tlak čisté páry na 0,28 MPa. Z regulačního ventilu je pak pára vedena přes měřicí a záznamová čidla k odběrovému místu. Mezi deskovým výměníkem a dnem separátoru je provedeno propojovací potrubí, které zajišťuje trvalý, samotížný oběh vody (termosifon) ze separátoru do výměníku. Separátor je současně vybaven hrdlem umožňujícím odluh pomocí ventilu s elektrickým pohonem. Odkal je proveden automatickým vypouštěním na vstupu do deskového výměníku z místa rozšířeného potrubí.

Strojní zařízení, potrubní rozvody a armatury jsou tepelně izolovány snímatelnými pouzdry.

Elektrozařízení

Technologické zařízení vyvíječe čisté páry s deskovým výměníkem je vybaveno samostatným rozvaděčem. Řídicí skříň obsahuje veškeré napájecí, signalizační a řídicí prvky pro provoz technologického zařízení v rozsahu:

• vyvíječ čisté páry,
• redukce tlaku páry,
• monitorování chodu odběrného místa,
• dálková signalizace chodu v prostoru odběrného místa,
•  zabezpečovací zařízení provozu vyvíječe.

Zařízení monitoruje a vyhodnocuje provozní a havarijní stavy vyvíječe páry. Použité automatizační prvky umožňují propojení na nadřízený řídicí systém za účelem vzdáleného sledování provozního stavu vyvíječe.

Vlastní řídicí systém vyvíječe STEAMEX umožňuje připojení na internet. Toto spojení umožňuje pravidelnou telemetrii chodu zařízení z dispečerského pracoviště. Řídicí systém pracuje s vlastním softwarem, který ovládá nejen všechny základní funkce zařízení, ale i další zařízení PS Systemu. Software je vždy modifikován podle individuálních potřeb provozovatele.

Výhody vyvíječe čisté páry STEAMEX

• Snadné umístění – Malá zastavěná podlahová plocha (rozměry zařízení od 3,5 m² do 5 m²)
• Snadná manipulace – Malá hmotnost zařízení (maximální hmotnost do 1,5 t)
• Zefektivnění provozu – Velká teplosměnná plocha (teplosměnná plocha výměníku je až 85 m²⁾
• Dálkové řízení a sledování provozu – Vlastní systém řízení a regulace (software vytvořený „na míru“ dle požadavků provozovatele)
• Úspora provozních nákladů – Minimální požadavky na servis (nevyžaduje pravidelné revize tlakových zařízení)
• Rychlá návratnost investic – předpokládaná doba návratnosti investic je 2 až 3 roky
• Snadná obsluha (nevyžaduje speciální kvalifikaci či oprávnění).

Měření a vyhodnocení kvality čisté páry

Pravidelná měření a následné vyhodnocení kvality čisté páry v procesu její výroby a distribuce a jejich validní výsledky jsou nedílnou součástí PS Systemu. Pracovníci společnosti E S L, a.s. proto již v loňském roce ve spolupráci se světově uznávaným odborníkem na danou problematiku, britskou společností Keith Shuttleworth & Associates Ltd (KS & A Ltd.), absolvovali certifikaci a za účasti jejího zástupce, pana ­Timothy Boxe, provedli série měření na zařízeních STEAMEX.

Společnost E S L, a.s. proto nyní disponuje nejen znalostmi a zkušenostmi v oblasti navrhování a realizace systémů pro výrobu a distribuci čisté páry, ale i špičkovým vybavením pro měření a vyhodnocení kvality čisté páry a kvalifikovanými a certifikovanými pracovníky pro tyto činnosti.

Závěr

Vyvíječ čisté páry STEAMEX byl vyvíjen v rámci projektu podporovaného Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR s názvem Výzkum a vývoj vyvíječe čisté páry s deskovým ­výměníkem. Číslo projektu FR-TI3/151. V prosinci 2013 byla ­realizace tohoto projektu ukončena.

Hlavním řešitelem tohoto projektu je spol. E S L, a.s. Spoluřešitelem je VUT Brno, Fakulta strojního inženýrství, Energetický ústav. Mezi významné partnery projektu patří zejména společnosti Alfa Laval, spol. s r.o, InvestCorp, s r.o. Teplárny Brno a.s., KP Mark, s.r.o., AMiT, spol. s r.o. a další.

Cílem projektu bylo vytvořit funkční prototyp vyvíječe čisté páry s deskovým výměníkem, a prokázat jeho provozuschopnost a použitelnost pro všechny obory využívající čistou páru. Další součástí projektu bylo zvládnutí procesu měření kvality čisté páry pracovníky spol. E S L, a.s. a jejich certifikace renomovanou zahraniční společností.

Správná funkce navrženého a vyrobeného zařízení byla jednoznačně prokázána při provedených funkčních zkouškách zařízení ve spolupráci s Teplárnou Brno a.s. a odborníkem britské společnosti Keith Shuttleworth & Associates Ltd. (KS & A Ltd.). Je společným výsledkem celého týmu řešitelů a partnerů. Všechna zadání projektu byla splněna ve stanoveném rozsahu a termínu, včetně získání užitného vzoru na zařízení pro výrobu čisté páry s využitím deskového výměníku – užitný vzor číslo 25873.