Stoomketel: Werking en soorten ketels
Wat is een stoomketel?
Een ketel (ook bekend als stoomketel) is een gesloten vat waarin vloeistof (meestal water) wordt verhit. De vloeistof hoeft niet per se te koken. De verhitte of verdampte vloeistof verlaat de ketel voor gebruik in verschillende processen of verwarmingstoepassingen, zoals koken, waterverwarming of centrale verwarming, of ketelgebaseerde energieopwekking. Ketels (of meer specifiek stoomketels) zijn een essentieel onderdeel van thermische energiecentrales.
Werkingsprincipe van de ketel
Het basisprincipe van het werkingsprincipe van de ketel is zeer eenvoudig en makkelijk te begrijpen. De ketel is in wezen een gesloten vat waarin water wordt opgeslagen. Brandstof (meestal steenkool) wordt verbrand in een oven en hete gassen worden geproduceerd.
Deze hete gassen komen in contact met het watervat, waarbij de warmte van deze hete gassen overgaat naar het water en als gevolg daarvan stoom wordt geproduceerd in de ketel.
Vervolgens wordt deze stoom geleid naar de turbine van thermische energiecentrales. Er bestaan veel verschillende soorten ketels die voor verschillende doeleinden worden gebruikt, zoals het runnen van een productie-eenheid, sanitair reinigen van bepaalde gebieden, steriliseren van apparatuur, om de omgeving te verwarmen, enz.
Efficiëntie van stoomketel
Het percentage van de totale warmte die door de uitgangsstoom wordt afgevoerd ten opzichte van de totale warmte die door de brandstof (steenkool) wordt aangeboden, wordt efficiëntie van de stoomketel genoemd.
Dit omvat thermische efficiëntie, verbrandingsefficiëntie en brandstof-naar-stoom-efficiëntie. Efficiëntie van de stoomketel hangt af van de grootte van de gebruikte ketel. Een typische efficiëntie van een stoomketel ligt tussen 80% en 88%.
Er vinden in feite enkele verliezen plaats, zoals onvolledige verbranding, straling vanaf de wanden van de stoomketel, defecte verbrandingsgassen, enz. Daarom geeft de efficiëntie van de stoomketel dit resultaat.
Soorten ketels
Er zijn voornamelijk twee soorten ketels – watertube-ketel en firetube-ketel.
In de firetube-ketel zijn er een aantal buizen waarlangs hete gassen worden geleid en het water omringt deze buizen.
De watertube-ketel is het omgekeerde van de firetube-ketel. In de watertube-ketel wordt het water binnen de buizen verhit en de hete gassen omringen deze buizen.
Dit zijn de twee belangrijkste soorten ketels, maar elke soort kan worden onderverdeeld in vele andere, die we later zullen bespreken.
Firetube-ketel
Zoals de naam al aangeeft, bestaat de firetube-ketel uit een aantal buizen waarlangs hete gassen worden geleid. Deze buizen met hete gassen zijn ondergedompeld in water, in een gesloten vat.
Eigenlijk bevat één gesloten vat of schaal water, waarlangs hete buizen worden geleid.
Deze firetubes of buizen met hete gassen verwarmen het water en zetten het water om in stoom, en de stoom blijft in hetzelfde vat.
Omdat zowel water als stoom zich in hetzelfde vat bevinden, kan een firetube-ketel geen stoom op zeer hoge druk produceren.
Over het algemeen kan hij maximaal 17,5 kg/cm2 en met een capaciteit van 9 metric ton stoom per uur produceren.
Soorten firetube-ketels
Er zijn verschillende soorten firetube-ketels, zoals externe en interne ovens. Firetube-ketels met externe oven kunnen weer worden ingedeeld in drie verschillende types:
Horizontale retourbuisketel.
Korte vuurkastketel.
Compacte ketel.
Opnieuw, de interne oventype firetube-ketel heeft ook twee hoofdcategorieën, namelijk horizontale buis en verticale buis firetube-ketels.
Normaal gesproken wordt de horizontale retourfiretube-ketel gebruikt in thermische energiecentrales van lage capaciteit. Het bestaat uit een horizontaal vat waarin een aantal horizontale buizen zitten. Deze buizen zijn ondergedompeld in water.
De brandstof (meestal steenkool) wordt verbrand onder dit horizontale vat en de verbrandingsgassen bewegen naar de achterkant, waar ze de firetubes binnengaan en naar de voorkant reizen, naar de rookkast.
Tijdens deze reis van de gassen door de buizen, geven ze hun warmte af aan het water en stoombellen komen omhoog. Wanneer stoom wordt geproduceerd, ontwikkelt de druk van de ketel zich in dat gesloten vat.
Voordeel van de firetube-ketel
De voordelen van firetube-ketels omvatten—
Het is vrij compact in constructie.
Schommelingen in de stoomvraag kunnen gemakkelijk worden opgevangen.
Het is ook vrij goedkoop.
Nadelen van de firetube-ketel
De nadelen van firetube-ketels omvatten—
