Dampfkessel: Arbeitsprinzip und Kesselarten
Was ist ein Dampfkessel?
Ein Kessel (auch als Dampfkessel bekannt) ist ein geschlossenes Gefäß, in dem ein Fluid (in der Regel Wasser) beheizt wird. Das Fluid muss nicht unbedingt kochen. Das beheizte oder verdampfte Fluid verlässt den Kessel und wird für verschiedene Prozesse oder Heizzwecke verwendet, wie z.B. Kochen, Wasseraufbereitung, Zentralheizung oder stromerzeugende Anlagen. Kessel (oder genauer gesagt Dampfkessel) sind ein wesentlicher Bestandteil von thermischen Kraftwerken.
Arbeitsprinzip des Kessels
Das grundlegende Arbeitsprinzip des Kessels ist sehr einfach und leicht zu verstehen. Der Kessel ist im Wesentlichen ein geschlossenes Gefäß, in dem Wasser gespeichert wird. Brennstoff (meist Kohle) wird in einem Feuerofen verbrannt und heiße Gase entstehen.
Diese heißen Gase kommen mit dem Wassergefäß in Kontakt, wo die Wärme dieser heißen Gase auf das Wasser übertragen wird und dadurch Dampf im Kessel erzeugt wird.
Dieser Dampf wird dann zur Turbine des thermischen Kraftwerks geleitet. Es gibt viele verschiedene Kesseltypen, die für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden, wie zum Betrieb einer Produktionsanlage, zur Desinfektion eines Bereichs, zur Sterilisation von Ausrüstungen, um die Umgebung zu erwärmen usw.
Effizienz des Dampfkessels
Der Prozentsatz der insgesamt abgegebenen Wärme durch den Ausgangsdampf im Verhältnis zur insgesamt zugeführten Wärme durch den Brennstoff (Kohle) wird als Effizienz des Dampfkessels bezeichnet.
Dazu gehören die thermische Effizienz, die Verbrennungseffizienz und die Brennstoff-zu-Dampf-Effizienz. Die Effizienz des Dampfkessels hängt von der Größe des verwendeten Kessels ab. Eine typische Effizienz eines Dampfkessels beträgt 80% bis 88%.
Es treten tatsächlich einige Verluste auf, wie unvollständige Verbrennung, Strahlungsverluste vom Umgebungsgehäuse des Dampfkessels, defekte Abgase usw. Daher ergibt sich die Effizienz des Dampfkessels aus diesen Faktoren.
Kesseltypen
Es gibt hauptsächlich zwei Kesseltypen – Wasserrohrkessel und Feuerrohrkessel.
Bei einem Feuerrohrkessel gibt es mehrere Röhren, durch die heiße Gase geleitet werden, und das Wasser umgibt diese Röhren.
Der Wasserrohrkessel ist das Gegenteil des Feuerrohrkessels. Bei einem Wasserrohrkessel wird das Wasser innerhalb der Röhren beheizt und die heißen Gase umgeben diese Röhren.
Dies sind die beiden Haupttypen von Kesseln, aber jeder dieser Typen kann weiter unterteilt werden, was wir später besprechen werden.
Feuerrohrkessel
Wie der Name schon sagt, besteht der Feuerrohrkessel aus mehreren Röhren, durch die heiße Gase geleitet werden. Diese heißen Gasröhren sind in Wasser eingebettet, in einem geschlossenen Behälter.
Tatsächlich enthält ein geschlossener Behälter oder Gehäuse bei einem Feuerrohrkessel Wasser, durch das heiße Röhren geführt werden.
Diese Feuerrohre oder heißen Gasröhren heizen das Wasser auf und wandeln es in Dampf um, der sich in demselben Behälter befindet.
Da Wasser und Dampf sich in demselben Behälter befinden, kann ein Feuerrohrkessel keinen Dampf unter sehr hohem Druck erzeugen.
Normalerweise kann er maximal 17,5 kg/cm2 und eine Kapazität von 9 Metrik Tonnen Dampf pro Stunde erzeugen.
Typen von Feuerrohrkesseln
Es gibt verschiedene Arten von Feuerrohrkesseln, wie externe und interne Ofenfeuerrohrkessel. Externe Ofenkessel können wiederum in drei verschiedene Typen unterteilt werden:
Horizontaler Rücklauf-Rohrkessel.
Kurzer Feuerkasten-Rohrkessel.
Kompakter Rohrkessel.
Auch der interne Ofenfeuerrohrkessel hat zwei Hauptkategorien, nämlich horizontaler Rohrkessel und vertikaler Rohrkessel.
Normalerweise wird der horizontale Rücklauf-Feuerrohrkessel in thermischen Kraftwerken geringerer Leistung verwendet. Er besteht aus einem horizontalen Trommel, in dem sich mehrere horizontale Röhren befinden. Diese Röhren sind im Wasser eingebettet.
Der Brennstoff (normalerweise Kohle) wird unterhalb dieser horizontalen Trommel verbrannt, und die brennbaren Gase bewegen sich nach hinten, wo sie in die Feuerrohre eintreten und sich nach vorne in die Rauchkammer bewegen.
Während dieses Vorgangs übertragen die Gase in den Röhren ihre Wärme an das Wasser, und Dampfblasen steigen auf. Da Dampf erzeugt wird, entwickelt sich der Druck des Kessels in diesem geschlossenen Behälter.
Vorteile des Feuerrohrkessels
Die Vorteile von Feuerrohrkesseln umfassen—
Er ist in seiner Konstruktion recht kompakt.
Schwankungen der Dampfnachfrage können leicht ausgeglichen werden.
Er ist auch relativ günstig.
Nachteile des Feuerrohrkessels
Die Nachteile von Feuerrohrkesseln umfassen—
