Er zijn verschillende componenten aanwezig in het voedingswater- en stoomcircuit van de ketel en we moeten enkele essentiële componenten van deze circuits kennen, namelijk economizer, keteldromen, watertubes en oververhitter.
Economizer is een warmtewisselaar die warmte uit de rookgas afneemt en de temperatuur van het voedingswater dat van de voedingswater-hoofdlijn komt, verhoogt tot ongeveer de verzadigingstemperatuur die overeenkomt met de druk van de ketel.
Het weggooien van rookgassen met hoge temperatuur naar de atmosfeer betekent een groot energieverlies. Door deze gassen te gebruiken voor het verwarmen van het voedingswater kan een hogere efficiëntie en betere economie worden bereikt, en daarom wordt de warmtewisselaar "Economizer" genoemd.
Structuurtechnisch is de economizer een verzameling gebogen holle buiselementen waar doorheen het voedingswater stroomt. Buiten de buizen worden ze verwarmd door uitlaatrookgassen. Hoe meer watertubes, hoe groter de warmtewisseloppervlakte. Het aantal buizen en de doorsnede van de buizen zijn vooraf ontworpen volgens de vereiste ketelparameters.
In de T-S-curve hierboven illustreert de schaduwdeel het gebied van de economizer. De door het voedingswater opgenomen warmte wordt aangeduid met 'Qeco'.
Een andere essentiële component van het Voedingswater- en Stoomcircuit
is de Keteldrum.
Er worden twee soorten keteldromen gebruikt in alle soorten ketels, namelijk stoomdrum en modderdrum. Beide dromen hebben specifieke functies.
De functies van de stoomdrum in het voedingswater- en stoomcircuit zijn:
Om voldoende water en stoom op te slaan om wisselende belastingsvragen te kunnen beantwoorden.
Om een hoofdverschil te bieden en daardoor de natuurlijke circulatie van water door watertubes te ondersteunen.
Om stoom of damp te scheiden van het water-stoommengsel dat door de risers wordt afgevoerd.
Om chemische behandelingen te ondersteunen om opgeloste O2 te verwijderen en de benodigde pH-waarde te behouden.
Het scheiden van stoom van twee-fasemengsels in de stoomdrum:
Stoom moet van het mengsel gescheiden worden voordat het de drum verlaat, omdat:
Elk vocht dat met stoom meegevoerd wordt, bevat opgeloste zouten. In de oververhitter verdampen het water en blijven de zouten achter als een laag op de binnenkant van de buizen. Deze laag vermindert de levensduur van de oververhitters.
Sommige onzuiverheden in het vocht (zoals gevluchtigde silicium) kunnen ophoping op de turbinebladen veroorzaken.
Een van de belangrijke functies van de stoomdrum is om stoom te scheiden van het water-stoommengsel. Bij lage druk (onder 20 bar; 1 bar = 1,0197 kg/cm2) wordt eenvoudige zwaartekracht-scheiding gebruikt. Bij de methode van zwaartekracht-scheiding disengageert het water zich van de stoom door de hogere dichtheid.
Naarmate de druk binnen de keteldrum toeneemt, neemt de dichtheid van de stoom toe, omdat stoom zeer comprimeerbaar is. Daarom neemt het verschil tussen de dichtheden van stoom en water af. Daarom wordt zwaartekracht-scheiding inefficiënt.
Daarom zijn er in de stoomdrum van hoge-druk ketels enkele mechanische regelingen (bekend als drum-internals of anti-priming-regelingen) om stoom van water te scheiden.
De volgende afbeelding illustreert verschillende anti-priming-regelingen die in thermische krachtcentrales worden gebruikt:
Afscheiders zijn separators die het hete water-stoommengsel scheiden van droge stoom en een geleide pad bieden voor de droge stoom.
In de cyclonseparator wordt het water-stoom tweefasemengsel toegestaan om in een spiraalvormig pad te bewegen en door centrifugale krachten scheiden de waterdeeltjes zich af van het tweefasemengsel. De kleine vinnen binnen de cyclonseparator verzamelen de afgezette waterdeeltjes.
In de scrubber wordt het tweefasemengsel toegestaan om in een zigzagpad te bewegen en het biedt de ultieme fase van het drogen van de stoom.
Na de scrubber wordt de stoom toegestaan om door een perforated screen naar de oververhitter te gaan.
Modderdrum is een andere header die zich aan de onderkant van de ketel bevindt en helpt bij de natuurlijke circulatie van water door de stoombuizen. De modderdrum bevat meestal water op verzadigingstemperatuur, evenals de neergeslagen zouten en onzuiverheden die bekend staan als slurries. Het wordt periodiek gewassen om de slurry te verwijderen door de afvoerklep te openen.
Dit is ook essentieel voor het voedingswater- en stoomcircuit van de ketel
Watertubes zijn gebogen of rechte holle buizen waardoor het water-stoommengsel circuleert. Er zijn twee soorten watertubes, namelijk downcomer en riser. Deze downcomer-riser-assemblage staat ook bekend als Evaporator (of ketel proper). In de evaporator vindt de werkelijke faserolling van water naar stoom plaats. In de T-S-diagram hiernaast wordt het gebied van de evaporator geïllustreerd. 'Qeva' is de door de evaporator opgenomen warmte. Dit is voornamelijk de latente warmte van vaporisatie van water.
Zoals de naam al aangeeft, zijn downcomers de watertubes waardoor water van de stoomdrum naar de modderdrum (zie figuur) naar beneden stroomt. Geen stoombellen mogen samen met verzadigd water van de drum naar de downcomers stromen. Dit zal het dichtheidsverschil en het drukverschil voor de natuurlijke circulatie verminderen.
Risers zijn de watertubes waardoor het water-stoom tweefasemengsel op verzadigingstemperatuur van de modderdrum naar de stoomdrum omhoog gaat. Risers bevinden zich meestal dicht bij de oven, terwijl de downcomers verder weg van de oven zijn.
