Dampkoker

Differensiering av begrepene dampkjele, dampkjeleanlegg og dampkraftverk

En dampkjele er en lukket, oppvarmet trykkbeholder eller et trykkrørsystem som brukes til å generere vanndamp ved et trykk høyere enn atmosfærisk (p> 1.013 bar absolutt) eller varmt vann ved temperaturer over 100 ° C for oppvarming og driftsformål .

Hvis dampkokeren brukes til å generere damp, kalles den en dampgenerator . Avhengig av bruk av damp genereres mettet damp eller overopphetet damp i en dampkjele .

Dimensjoner

Størrelsen på dampkjeler er bred. Det spenner fra små dampkjeler i husholdningen (damprenser, dampstrykejern) og i knitrende båter til tårndampkjeler i dampkraftverk med en høyde på opptil 155 m med en damputgang på opp til 3600 t / t.

For eksempel dimensjonene av moderne, brunkull-sparken Unit K av den Niederaussem kraftverk er :

  • 168 m kjelehøyde,
  • 2620 tonn damp i timen,
  • en termisk effekt på 2306  MW ,
  • et drivstofforbruk på 847 t per time,

med designparametere 274 bar og 580 ° C ( direkte damp ) eller 600 ° C ( sekundær damp etter ettervarmer).

Kjele med avfyring

Den varme kan tilføres ved avfyring med gassformige, flytende eller faste brennstoffer .

Fordamper uten å skyte

Varmeoverføringen kan skje ved stråling eller ledning,

etc.

Spillvarmen som kan brukes på denne måten oppstår fra kjemiske reaksjoner eller fra fysisk smelting av råvarer. Forutsetningene for varmestrømmen er tilstrekkelig

  • Temperaturforskjeller og
  • Massestrømmer
  • Overfør overflater

Drivstoffet som brukes i de direkte fyrte kjelene er kull , råolje , naturgass og i økende grad biomasse og avfall .

For faste brensler skilles det mellom støvfyring , ristavfyring og avfyring med fluidisert seng .

Design

Når det gjelder design skilles det mellom høyhastighets dampgeneratorer, skallkokere og vannrørskjeler. Elektrisk oppvarmede dampkjeler brukes også til å generere små mengder damp.

Det skilles mellom landdampkjeler og mobile dampkjeler . Landdampkjelen er på et permanent sted. Bevegelige dampkjeler er z. B. Dampkjeler på lokomotiver , lokomotiver , skip eller kraner for å kjøre et kjøretøy eller en løfteinnretning ved hjelp av en dampmaskin eller dampturbin.

Lokomotiv dampkjele

Ventilert lokomotivdampkjele fra Harz smalsporede jernbane, utsikt fra brannboksen til røykgasspassasjen

Den lokomotiv dampkjelen var opprinnelig en klinket konstruksjon som har blitt optimalisert for mobil bruk. Høyest mulig damputgang måtte genereres i et begrenset rom. Lokomotivdampkjelen har en vannkjølt brannboks . Veggene på brannboksen er stabilisert til ytterkappen med pinnebolter . Ved utgangen fra brannboksen kobles den såkalte langkjelen , gjennom hvilken røykgassen ledes inn i røykrør. Den består vanligvis av flere kjelepartier naglet eller sveiset sammen. For å øke effektiviteten til dampmotoren har supervarmerespoler blitt brukt i kraftige lokomotordampkjeler , som føres inn i røykrørene som U-rør. Driftstrykket til lokomotivdampkjelen er vanligvis 12 til 16 bar (Tyskland) eller 14,1 til 21,8 bar (USA). Høyere driftstrykk har ikke hersket.

Nye kjeler som ble brukt etter andre verdenskrig ble for det meste laget som sveisede konstruksjoner på grunn av fremskritt innen sveiseteknologi.

Damputgang: opptil 22 t / t (Tyskland, kjeler i serie 45, såkalte splintertyper tas ikke med i betraktningen); opp til over 45 t / t (USA, kjeler i forskjellige serier)

Skålkjele

Riveted flame tube steam boiler of an industrial company

Det skilles mellom:

  • Flammerør røykrørskjele
  • Flammerørskjele
  • Røykrørskjele
  • Rullebolle.

Denne typen kjele har et sylindrisk skall. Flammerørkjelen ble utviklet fra den oppvarmede rullekjelen på 1800-tallet, noe som resulterer i mer effektiv varmeoverføring. Med introduksjonen av sveiseteknologi ble flammerøret røykrørskjele opprettet. Flammerøret fikk et reverseringskammer gjennom hvilket røykgassstrømmen ledes inn i nedstrøms røykgassrør. Designet som hovedsakelig brukes i dag, er flammerøret, røykrøret, trepasskjelen. Den har et flammerør og to røykgassrør og dermed et fremre og bakre svingkammer. Den tog betegner en sammenhengende varmeflate mellom to avsporing av strømningsbanen.

Røykrørskjelen er en varmekjel. Kjelen er en ovn, z. B. oppstrøms en brannkasse, en ovn eller en gassturbin.

Skålkjelen brukes til små til middels damputganger og damptrykk. Trykket er begrenset fordi kappen med diametre opptil 4 m må være designet for trykket. Ytelsesgrenser er:

Damptrykk: opptil 30 bar.

Damputgang: opptil 55 t / t (to flammerør).

Alt sveisearbeid på kjelehuset utføres av produsenten. Når det gjelder små og mellomstore kjeler, kan isolasjonen og installasjonen av utstyret også utføres av produsenten, slik at kun tilkoblingen til komponentene i dampkokersystemet og dampforbrukerkretsen må gjøres kl. installasjonsstedet.

Vannrørskjele

Dampkjele i et moderne kullkraftverk

I motsetning til skallkjeler inneholder vannrørskjeler vannet i rørene. Denne typen kjele brukes til høyere damputganger og trykk. Vannrørskjelen brukes også til forbrenning av fast brensel, da forbrenningskammeret, i motsetning til flammerøret, kan utformes etter ønske ved å arrangere rørvegger. Sotblåsere kan settes inn i røykgassbanen for å rengjøre varmeoverflatene når det er mye støv.

Følgende varianter hører til vannrørskjelene:

Oppvarmingsflatene berøres av den varme avgassen og absorberer varmen. I forbrenningsområdet (høy varmeflytstetthet) og i områder som er i fare for termisk konstruksjon eller mot slitasje / korrosjon, plasseres ildfaste foringer foran rørveggene, eller overflatene festes og foret med stammesammensetning. For å forbedre varmeoverføringen er spiralfordampere festet til røykrørene. Siden dampen som genereres av vannrørskjeler ofte brukes til dampturbiner, må dampen overopphetes. For dette formålet blir supervarmer hengt i røykgassbanen i området med gjennomsnittlige røykgastemperaturer . Matvannsforvarmeren ( økonomiser ) brukes vanligvis i siste pass . Restvarmen kan fremdeles brukes i luftvarmeren (LuVo) til å varme forbrenningsluften. Avgassen mates deretter til avgassrensesystemet .

Den statiske stabiliteten til denne konstruksjonen oppnås ved å sveise rørene med flatt jern (bilde), som samtidig er tettet mot røykgassene .

Rask dampgenerator

Høyhastighets dampgenerator er en vannrørskjele for mindre utganger for å generere våt eller mettet damp . Varmeflatene består bare av et spiralformet rørarrangement. Brenneren er anordnet på akselen til varmespolen. Drivstoffmengden og pumpemengden blir koordinert på en slik måte at det dannes våt damp med lavt restinnhold. En vannseparator er ofte anordnet i dampledningen for å oppnå nesten mettede dampforhold. Siden høyhastighets dampgenerator ikke har noe lagringsvolum, skal bare de dampforbrukere som trenger jevn mengde damp kobles til. Fordelen med høyhastighets dampgenerator er basert på lavere pris sammenlignet med flammerør / røykrørskjele og kort oppstartstid fra kulde til driftstilstand. Ytelsesgrensene er damptrykk: opptil 32 bar med en damputgang på opptil 2 t / t.

Elektrisk dampkjele

generering av damp i elektriske dampkjeler kan gjøres på to måter:

  • Bruk av varmestenger nedsenket i vannrommet. Oppvarmingen skjer gjennom den ohmske motstanden til oppvarmingsviklingene.
  • Tre elektroder ( trefasestrøm ) isolert fra kappen er nedsenket i vannrommet . Kjelevannet fungerer som en elektrolytt, og det oppvarmes av vannets ohmiske motstand. I dette tilfellet må saltvann brukes for å oppnå tilstrekkelig ledningsevne. Imidlertid er denne ordningen sjelden brukt.

Elektriske dampkjeler brukes når bare små mengder damp er påkrevd eller når det bare er behov for damp uregelmessig (f.eks. For testsystemer). En annen årsak til bruk av elektriske dampkjeler kan være offisielle krav til utslipp.

Den elektrisk genererte damputgangen til en kjele er vanligvis godt under 1 t / t. Vannkokerne består vanligvis av sylindriske jakker med en bunke i form . Varmeelementene er satt inn i en blind flens og forseglet, og er skrudd fast til en flens stikkontakt av kjelen.

Sterilisatorer på sykehus eller laboratorier forsynes ofte med damp fra elektriske kjeler, som er integrert i systemhuset for å spare plass. De elektriske dampkjelene kan også inkludere dampstrykejern eller dampoppvarmede enheter for rengjøringsformål eller for å fjerne tapet .

Atomkraftverk

I kjernekraftverk med kokende vannreaktorer genereres dampen i reaktortrykkbeholderen .

I kjernekraftverk med trykkvannsreaktorer , blir dampen generert i varmevekslere i hvilke det fødevann fordampes i sekundærkretsen ved hjelp av den tvungne føring av den primære vann oppvarmes i reaktortrykkbeholderen . I kjernekraftverk i Siemens AG / Kraftwerk Union er det dampgeneratorer med vertikale U-rør, i atomkraftverket Mülheim-Kärlich (BBC / BBR- Babcock-Brown Boveri Reaktor GmbH ) var vertikale rettrørsdampgeneratorer i bruk.

Dampgenerering i Ts-diagrammet

Dampgenerering i Ts-diagrammet

Ts-diagrammet viser de typiske endringene i tilstanden til vann og vanndamp i en dampgenerator med overvarmer (trykktap ble neglisjert):

  • 1–2 : Trykkøkning av vannet til matepumpens kjeletrykk
  • 2–3 : Isobarer (ved konstant trykk) varmeinngang opp til fordampningstemperaturen som tilsvarer trykket
  • 3–4 : Isotermisk fullstendig fordampning av vannet
  • 4–5 : Isobarisk overoppheting av den resulterende vanndampen

(Energiske betraktninger: se dampkraftverk )

Bruk av dampkjeler

Dampkjeler brukes spesielt der det kreves damp og overopphetet damp . Dampkjeler brukes i energibransjen i form av kraftverkdampgeneratorer for å generere elektrisitet. I tillegg til de forskjellige bruksområdene i industrien, for eksempel i varmesystemer eller i produksjonen, brukes også dampkjeler i landbruket til damping (jorddesinfeksjon) for jorddesinfeksjon .

Dampkjelers sikkerhet

Avsaltning og overvåking av kjelevann

I kjelen, spesielt i dampgeneratoren, akkumuleres salter over tid , siden bare kjemisk rent vann slipper ut av kjelen gjennom fordampning eller fordampning, og vann som er fylt med salt må etterfylles. Disse saltene må fjernes igjen ved nedblåsing. Ellers er det fare for korrosjon og avleiringsdannelse.

Hvis avleiringen på røykrørene eller flammerørene i utgangspunktet fører til dårlig varmeoverføring og tilhørende energitap, fører det for høye saltinnholdet i kjelen til "skumdannelse", sammenlignbar med kokende poteter, dvs. Saltvann kan med andre ord føres bort med dampen og føre til korrosjon i nedstrøms dampledninger og systemkomponenter. Hvis avleiringen bygger seg opp i en slik grad at varmeoverføringen fra varmeoverflatene til kjelevannet hindres, vil varmeoverflatene overopphetes, noe som kan føre til forbrenning og dermed til en kjeleeksplosjon. Konsekvensene ligner på vannmangelskader.

Kjelen er forhindret beskyttet mot slike skader ved å bruke automatiske nedblåsingskontroller. Ledende ledningsevnemålesystemer overvåker permanent den elektriske ledningsevnen til kjelevannet. Hvis de definerte grensene overskrides, slippes vann ut med en nedblåsningsventil . Det skilles mellom to- og firelektrodesystemer, analoge med to- og firetråds kretser . Hvis toelektrodemålingen er egnet for overvåking av rent kjelevann i et foretrukket ledningsevneområde fra 0,5 til 1000 µS / cm, brukes fireelektrodemåling hovedsakelig der avhengig og avsetning av ventiler, avhengig av kjelevannets bestanddeler . Med toelektrodemålingen er avleiringer som øker motstanden direkte inkludert i måleresultatet, dvs. Det vil si at en lavere ledningsevne er simulert. Komponenttestede systemer gjenkjenner dette faktum og utsteder en feilrapport. Enkle systemer viser ganske enkelt lavere ledningsevne. Med målingen med fire elektroder ekskluderer imidlertid separasjonen av strømførende elektroder og elektroder som brukes til måling, polarisasjonseffekter på måleresultatet og kompenserer også i stor grad for tilsmussing eller dannelse av avleiringer. De komponenttestede systemene har automatisk temperaturkompensasjon, dvs. Dette betyr at økningen i ledningsevne som følge av en temperaturøkning kompenseres automatisk og permanent.

I kjelen fjernes sedimenterte partikler ved hjelp av nedblåsing .

Kvalitetsbestemmelser

Dampkjeler er trykkutstyr som er i fare for overoppheting i henhold til direktivet om trykkutstyr 2014/68 / EU (opp til 07-2016 RL 97/23 / EF) og kan bare markedsføres hvis produsenten har demonstrert gjennom en samsvarsvurderingsprosedyre med deltakelse fra et varslet organ om at de grunnleggende sikkerhetskravene i retningslinjen er oppfylt. Produsenten setter på CE-merket og utsteder en EF-samsvarserklæring .

Harmoniserte produktstandarder for dampkjeler er:

Ved bruk av disse standardene kan produsenten anta at han oppfyller de grunnleggende sikkerhetskravene i direktivet (formodning om samsvar).

Grunnlaget for kravet til pålitelige ledningsevnemålesystemer finnes i TRD-regelverk 604. Kravene som er en forutsetning for en typeundersøkelse finner du f.eks. B. i VdTÜV-brosjyren "Water Monitoring Devices 100".

Imidlertid kan andre standarder og forskrifter også brukes. Imidlertid må produsenten bevise at han oppfyller de grunnleggende sikkerhetskravene i trykkutstyrsdirektivet.

Driftsregler

Dampkjeler eller dampkokersystemer har et høyt risikopotensial på grunn av høy lagret energi og høyt internt trykk. De tilhører derfor systemene som krever overvåking i henhold til industrielle sikkerhetsforskrifter . På grunn av disse bestemmelsene er

  • å få sjekket dampkjelen av et godkjent overvåkningsorgan før idriftsettelse
  • Få tillatelse fra vedkommende myndighet til å bruke dette systemet
  • å utføre tilbakevendende tester (interne og eksterne tester, styrketester, funksjonstester av sikkerhetsinnretningene) av et godkjent overvåkingsorgan i visse perioder.

I de fleste tilfeller kan de nevnte systemene bare drives av kvalifiserte spesialister, varmeanleggsoperatører , kjeleoperatører eller varmeovner.

Se også

litteratur

  • Resch, Fritz Mayr Publisert av Kesselbetriebstechnik.
  • Wolfgang Noot: Fra koffertkjeler til store kraftverk - utviklingen innen kjelekonstruksjon. Grunnleggende, konstruksjon, applikasjoner . Vulkan-Verlag, Essen 2011, ISBN 978-3-8027-2558-6 .

Individuelle bevis

  1. ↑ Bilde av sveisede rør. Hentet 8. februar 2019 .
  2. ↑ a b c overvåking av kjelevann. (Ikke lenger tilgjengelig online.) IGEMA GmbH, tidligere i originalen ; Hentet 22. oktober 2012 .  ( Siden er ikke lenger tilgjengelig , søk i nettarkiver )  Info: Linken ble automatisk merket som defekt. Vennligst sjekk lenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen.@1@ 2Mal: Dead Link / www.igema.com  

weblenker

Wikikilde: Kunngjøring om generelle politiforskrifter om installasjon av dampkjeler. 29. mai 1871.  - Kilder og fulltekster
Wiktionary: Steam boiler  - forklaringer på betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser