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Stoomketel
Dampfkessel in einem Museum te Bocholt
Die drei Dampfkessel von Dampfpumpstation De Tuut in Appeltern, Gelderland

EIN Dampfkessel ist bestimmt für Dampf erregen aus Wasser, durch Erhitzen. Die Wärme stammt oft aus der Verbrennung eines Brennstoffs, kann aber auch aus Kernenergie oder aus Geothermie stammen. Der Dampf kann für alles Mögliche verwendet werden: Heizung, Antrieb von Schiffe oder fahren von Generatoren durch ein Turbine, fahren von Dampflokomotiven mit Zylinder, töten Gras in dem Gewächshausgartenbau, und so weiter.

Versionen

Dampfkessel werden in drei Gruppen eingeteilt, nämlich die:

  • Flammrohrkessel (auch Flammrohrkessel genannt),
  • Wasserrohrkessel und
  • Abgaskessel.

Fireway Flammrohrkessel

Querschnitt Feuerrohrkessel

Ein Flammrohrkessel, auch schottischer Kessel genannt, hat die Form eines horizontalen Zylinders. Dieser Zylinder enthält einen Korridor, den wir Feuerkorridor nennen. Dieser Korridor endet im Inneren des Kessels im Prallkasten. Diese Wendebox ist ein Hohlraum, der von vielen Bolzenbolzen getragen wird, um an Ort und Stelle zu bleiben und dem großen Druck standzuhalten. Vom Reverskasten laufen mehrere Feuerrohre zurück zur Vorderseite des Dampfkessels. In der Feuerstelle befindet sich ein Rost, auf dem der Brennstoff verbrannt wird. Die heißen Gase und der Rauch treten dann in die Prallkammer ein und strömen dann durch die Feuerrohre in Richtung der Rauchkammer, die mit dem Schornstein verbunden ist. Alle Teile, durch die die heißen Gase strömen, geben ihre Wärme an das umgebende Wasser ab. Je mehr Feuerrohre, je größer Prallkasten und Feuergang, desto mehr Wärme kann an das Wasser abgegeben werden. Rund um die Wärmeübertragung zur Verbesserung der Feuerschneise wird in der Regel gewellt. So ist ein größeres Oberfläche erstellt. Dies macht die Feuerstelle auch stärker und kann daher dünner gebaut werden, um die Wärme schneller zu übertragen. Es gibt schottische Kessel mit 1 Feuer- und 1 Wendekasten, den sogenannten Zweizugkessel, aber für die Titanic es gab Dampfkessel mit 6 Feuergängen und 1 gemeinsamen Wendekasten oder einen Sechsflammen-Zweizugkessel. Anfangs wurden diese Kessel mit Kohle befeuert, später meist mit Ölbrennern. Heute ist auch Erdgas ein gängiger Brennstoff, aber auch weniger bekannte Brennstoffe werden verwendet; ein Unternehmen auf der Chemiepark Delfzijl für seinen Zwei-Feuer-Drei-Pass-Kessel verwendet Methanol zum Anfahren und schaltet dann auf Abgase um, die bei der Herstellung von Formaldehyd, die hauptsächlich Wasserstoff enthalten.[Quelle?]

Das Erhitzen eines schottischen Kessels ist sehr zeitaufwendig. Ein kleiner Boiler fasst leicht 5000 Liter Wasser, das von Außentemperatur auf z.B. 180°C (ergibt 10 bar Druck) muss erhitzt werden. Alle Stahlteile des Kessels müssen sich ebenfalls leicht ausdehnen können, um Beschädigungen zu vermeiden. Das Brennen dauert normalerweise zwei Tage, aber je größer der Kessel, desto länger dauert es. Oben am Kessel befindet sich das Dampfbad mit Dampfdom auf dem alle Verbindungen zum Beispiel zur Maschine platziert sind.

Kessel für eine Lokomotive

Querschnitt eines Kessels für eine Lokomotive

In einem Dampflokomotive Es gibt relativ wenig Platz für einen Kessel. Aus Gründen der Stromlinienform wurde auch ein langgestreckter, horizontaler Kessel gewählt. Hinten befindet sich der Feuerraum, der normalerweise feste Brennstoffe auf einem Rost verbrennt. Von dort werden die heißen Verbrennungsgase durch Rohre durch den wassergefüllten Kessel in Richtung Rauchkammer geleitet. Dieser Raum ist vorne. Die hier gesammelten Rauchgase werden über den Schornstein nach außen abgeführt. Der Dampf, der sich oben im Kessel sammelt, wird über ein Rohr durch die Rauchkammer zu den Zylindern geleitet.

Wasserrohrkessel

Wasserrohrkessel

Im Gegensatz zu einem Flammrohrkessel wird bei einem Wasserrohrkessel das Wasser durch die Rohre geleitet. Ein Wasserrohrkessel hat die Form eines stehenden Kastens, dessen Inneres vollständig aus Rohren besteht, in der der Brennstoff verbrannt wird. Dazu wird der Brennstoff mit der Verbrennungsluft vermischt, die im Verbrennungsluftvorwärmer (Luvo). Die Einbringung dieses Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt auf 4 bis 5 Etagen, wobei in jeder Ecke und pro Etage a Brenner wurde vorbereitet. Die Brenner sind so aufgestellt, dass die Flamme tangential durch den Feuerraum des Kessels. Das Wasser im Kessel wird durch die Strahlung des Feuers und die Wärme der Rauchgase erhitzt.

Die Rohrbündel, auf die die Rauchgase treffen, haben alle eine unterschiedliche Funktion. Die Reihenfolge ist: die Verdampfer, der Unterschied Überhitzer (OVOs) wie: (Rauchgas-)Strahlung und (Rauchgas-)StrömungÜberhitzer, das Economiser (der ECO) und der Verbrennungsluftvorwärmer.

Das Speisewasser wird zunächst von der Kesselspeisewasserpumpe durch den ECO gefördert. Das Wasser wird erhitzt und die Rauchgase weiter abgekühlt. Das bedeutet, dass die in den Rauchgasen vorhandene Wärme auf das Speisewasser übertragen wird. Dies führt zu einer Effizienzsteigerung. Hier ist noch kein Dampf. Dann geht es in die Dampf-/Wassertrommel. Dies ist ein Gefäß an der Spitze des Wasserkochers. Von der Dampf-/Wassertrommel gehen vier große Rohre außerhalb des Feuerherdes zu einem Gefäß am Boden des Kessels: der Wassertrommel. Aus dieser Wassertrommel kommen kleinere Rohre, die zusammen den Verdampfer und damit die Kesselwände bilden. In diesen Rohren bilden sich durch die Hitze im Feuerraum Dampfblasen. Die Dampfblasen steigen zurück zur Dampf-/Wassertrommel und werden zum ersten OVO abgeführt. Im OVO ist die Dampf überhitzt. Oft werden mehrere OVOs hintereinander geschaltet.

Vom letzten OVO geht der Dampf zur Hochdruckturbine. Danach wird der Dampf, der nun einen niedrigeren Druck und eine niedrigere Temperatur hat, im Herovo wieder überhitzt (= re) und gelangt dann zu den Mittel- und Niederdruckturbinen, wo Druck und Temperatur noch weiter sinken.

Nach den Niederdruckturbinen gelangt der verbrauchte Dampf in den Vakuumkondensator, wo der Dampf zu Wasser kondensiert wird. Dieses Wasser wird stufenweise erhitzt und schließlich von der Kesselspeisewasserpumpe dem Kessel (ECO) zugeführt. Danach beginnt der Zyklus von neuem.

Abgaskessel

Eine Neuentwicklung bei Dampfkesseln sind die sogenannten Abgaskessel. Diese Kessel sind nicht wie der Feuerrohrkessel mit einer Feuerstelle, sondern nur mit Feuerrohren ausgestattet. Bei diesem Kesseltyp fehlen auch die Wendebox und der Brenner.
Der Abgaskessel wird mit Verbrennungsgasen befeuert (zum Beispiel Abgase von Gasturbine) und wird direkt im Rauchgaskanal einer Verbrennungsanlage platziert. Auf diese Weise ist es immer noch möglich, eine Produktion von 24 Tonnen Dampf pro Stunde zu erreichen. Modern STEG Kraftwerke produzieren aus den Restgasen von a Gasturbine auf diese Weise 400 Tonnen Dampf pro Stunde. In den meisten Fällen wird der Hochdruckdampf nach der Hochdruckstufe des Dampfturbine dann erneut durch den Abgaskessel geleitet, um noch mehr Energie aufzunehmen (Wirkungsgradverbesserung).
Anstelle eines Brenners befindet sich auf der „befeuerten“ heißen Seite des Kessels eine Abgaszuführung und auf der kalten Seite eine Abgasabführung. Die Rauchgase werden gleichmäßig auf alle Feuerrohre verteilt; diese hat hauptsächlich eine Energierückgewinnungsfunktion. Eine emissionsmindernde Funktion kann auch die Grundlage für den Einbau eines Abgaskessels bilden. In diesem Fall wird der Kessel nicht im Abgaskanal, sondern hinter einem Nachbrenner montiert und der Kessel mit den Abgasen des Nachbrenners befeuert.

Der Abgaskessel ist also mehr oder weniger eine Kreuzung zwischen einem Flammrohrkessel und einem ECO. Obwohl der Abgaskessel bereits in einem Abgaskanal montiert ist, ist es bei diesem Kessel auch möglich, einen ECO auf der kalten Seite des Kessels zu platzieren, damit der Kessel mit vorgewärmtem Wasser gespeist werden kann.

Materialien und Konstruktion

Dampfkessel bestehen aus Eisenplatten, die miteinander zu einem Kessel verbunden sind. Bis etwa 1945 waren die Platten von Dampfkesseln hauptsächlich Nieten in Verbindung gebracht; heute werden sie zusammengeschweißt, wobei die Schweißnähte mit speziellen Ultraschall- oder Röntgengeräten geprüft werden, bevor der Kessel das Werk verlässt.

Sicherheit

In einem Dampfkessel wird bei hohen Temperaturen eine beträchtliche Energiemenge in Form von Dampf gespeichert Druck. Wenn das Material des Kessels diesem Druck nicht standhält, wird der Kessel explodieren. Aus diesem Grund müssen Dampfkessel in den meisten Ländern strenge Sicherheitsvorschriften der Regierung erfüllen.

Kesselwartung

Bei gutem Wassermanagement benötigt ein Dampfkessel wenig Wartung. Grundsätzlich genügt die zweijährige Kesselinspektion. Diese Inspektionen werden für den niederländischen Markt unter anderem durchgeführt von: Vinçotte Die Niederlande, Lloyds Register, Bureau Veritas, Storch (Firma), NEM Standard-Fasel. Die Regeln unterscheiden sich auch von Land zu Land. In Belgien ist beispielsweise bereits eine Kesselinspektion vorgeschrieben, wenn ein Kessel nur einen Zentimeter bewegt wird.[Quelle?] Bei der Kesselinspektion wird der Kessel zunächst visuell auf Mängel und Verschmutzungen untersucht. Außerdem kann der Prüfer verlangen, dass ein Kessel einer Materialmessung unterzogen oder „sauer“ wird. Neben der Kesselinspektion werden die verschiedenen Armaturen wie Sicherheitsventil, die bei maximalem Druck öffnen soll, und die Schaugläser.

Kesselinspektionen werden in der Regel von Fachfirmen angefordert und überwacht. Diese Unternehmen sind verbunden mit der Stiftung für Kesselwartungsunternehmen (SKOB). Nach der Inspektion kann die Inspektionsstelle eine weitere Untersuchung verlangen oder eine Reparatur empfehlen. In diesen Fällen wird keine neue oder kurze Inbetriebnahmegenehmigung erteilt. Dies hängt von der Schwere der festgestellten Mängel ab. Werden keine Mängel festgestellt, erteilt die Kontrollstelle eine Bewilligung für zwei Jahre.

Da viele Betriebe auf ihre Dampfproduktion nicht verzichten können, wird bei einer Kesselinspektion häufig ein temporärer Kessel installiert. Diese werden in der Regel neben dem Kesselhaus installiert und das Dampfnetz ist mit einem Notanschluss versehen, an den der „Mietkessel“ angeschlossen wird.

Reparatur nach Ablehnung

Wird ein Heizkessel abgelehnt, erstellt die Kontrollstelle einen Bericht mit Angabe des Ablehnungsgrundes. Dabei handelt es sich oft um kleinere Reparaturen, die schnell und einfach durchgeführt werden können. Nach der Reparatur wird der Kessel erneut zur Besichtigung vorgelegt. Bei schwerwiegenderen Mängeln wie Rissen im Rohrboden oder Undichtigkeiten Feuerrohre zunächst muss ein Reparaturvorschlag erstellt werden. Dieser Vorschlag wird der Genehmigungsbehörde zur Genehmigung vorgelegt. Die Reparatur kann erst nach Genehmigung des Reparaturvorschlags durchgeführt werden. Ein solcher Vorschlag kann den Austausch des Rohrbodens oder der sogenannten "Verrohrung" des Kessels umfassen. In der Praxis sind jedoch die Kosten für solche größeren Reparaturen oft ein Grund, den Kessel auszutauschen.

Bei der erneuten Inspektion nach einer größeren Reparatur fordert der Inspektor oft eine Pressemitteilung an. Dazu wird der Kessel mit dem 1,35-fachen des maximalen Arbeitsdrucks beaufschlagt. Ebenfalls Ultraschall- oder magnetisch Untersuchung der Reparatur kann verlangt werden; dies geschieht normalerweise nach dem Einfügen neuer "Stubs". Erst wenn der Prüfer der Ansicht ist, dass die Reparatur ordnungsgemäß durchgeführt wurde, wird eine neue Inbetriebnahmegenehmigung erteilt.

Bei kleineren Mängeln, wie Überschussschlamm, Lochfraßkorrosion oder Ablagerung von Rahmenbesteht die Möglichkeit, dass der Inspektor eine Genehmigung für einen kürzeren Zeitraum, beispielsweise ein Jahr, erteilt, mit Ratschlägen, beispielsweise zur Verbesserung der Wasserqualität. Nach Ablauf der verkürzten Genehmigung muss der Kessel erneut geprüft werden, um zu sehen, ob die Vorschläge des Prüfers das gewünschte Ergebnis gebracht haben.

Grund für die Ablehnung

Ein Dampfkessel kann aus einem der folgenden Gründe abgelehnt werden:

  • Risse im Rohrboden oder Feuerrohren.
  • Abgenutzter "Stumpf" auf der Innenseite des Kessels.
  • Start von Rahmen.
  • Zu viel von Schlamm.
  • Defektes Sicherheitsventil.
  • Fehlende Sicherheitsvorkehrungen für die verwendete Betriebsart, zB Sicherheit für den bemannten Kesselbetrieb bei laufendem unbemannten Kesselbetrieb.

Wasserversorgung

Um den Kessel im bestmöglichen Zustand zu halten, muss eine gute Wasseraufbereitung durchgeführt werden durch:

  • Erweichung von dem Make-up-Wasser und des Speisewassers wird benötigt, um die Bildung von Rahmen verhindern. Aufgrund der Kesselsteinbildung sinkt der Wirkungsgrad des Kessels stark und es wird mehr Energie benötigt, um die gleiche Dampfmenge zu erzeugen, zusätzliche Kosten. Da sich an den Rohren ein sogenannter Isolator gebildet hat, können diese ihre Wärme nicht mehr ausreichend abführen, so dass die Abgastemperatur ansteigt und die Rohre reißen können. Daher ist es wichtig, dass die Wasserseite des Kessels sauber und korrosionsfrei ist.
  • Zugabe von Chemikalien wie Ammoniak um den pH-Wert zu erhöhen, Hydrazin Sauerstoff zu binden und Pentanatriumtriphosphat zu Calciumionen zu binden
  • Entgasung: Hauptsächlich wird der Sauerstoffgehalt im Kesselspeisewasser in a . reduziert Entgaser auf Dampf

Die Wasseraufbereitung läuft im Allgemeinen wie folgt ab:

Aus dem Wassernetz oder einer anderen Quelle wird Wasser in die Wasserenthärter oder ein anderes Filtersystem, nach dem das Wasser zum Entgaser wird gefüttert. Hier wird das Wasser in den Entgaser „gesprüht“. In dem Entgaser es gibt einen bestimmten Wasserstand und durch das Sprühen wird Dampf eingespritzt. Aufgrund der Temperaturerhöhung nimmt der Anteil von Sauerstoff und Kohlendioxid ab.
Auf der gesamten Strecke zwischen Enthärter und Entgaser wurden Wasserprobenentnahmestellen installiert, um die Qualität des Wassers in verschiedenen Stufen überprüfen zu können. Nach dem Entgaser werden die Chemikalien zur Wasseraufbereitung dosiert, um Sauerstoffkorrosion im Kessel zu verhindern und Härteausfällungen entgegenzuwirken. Der Enthärter und die Chemikaliendosierung werden über die Niveauregulierung des Entgasers gesteuert. Neben der Beschickung des Entgasers mit Nachspeisewasser kann der Entgaser auch mit eventuell recyceltem Kondensat gespeist werden – dies kommt dem Kesselspeisewasser zugute. Vom Entgaser ggf. über die Economiser und oder Rauchgaskondensator den Kessel versorgt, um Energie zu sparen.