Voor welke doeleinden is een stoomketel nodig: diagram en bediening
De stoomketel is een oude uitvinding, maar wordt nog steeds in de industrie gebruikt.Bijvoorbeeld bij energiecentrales, waar de stoomopwekkingseenheid een van de belangrijkste elementen van de elektriciteitsproductie is. Stoomketels worden ook geïnstalleerd in alle ketelhuizen van fabrieken en fabrieken. Ze worden tegenwoordig zelden gebruikt in het dagelijks leven, omdat ze zijn vervangen door veiligere en energiezuinige waterkokers.
De inhoud van het artikel:
Classificatie van stoominstallaties
Er zijn verschillende schalen waarmee classificatie wordt uitgevoerd. De belangrijkste zijn drie schalen.
Waterbuis
Ze zetten water sneller om in stoom dan gasleidingen. Ze hebben een hoger rendement vanwege de ontwerpkenmerken van de unit. In wezen is het een behuizing met daarin een groot aantal pijpen. Water beweegt door de leidingen en brandstof brandt tussen de leidingen.
Bij hoge temperaturen verandert water in stoom. En omdat er veel buizen zijn, is hun verwarmingsoppervlak overeenkomstig groter. En hoe meer leidingen in de ketel, hoe intenser de overgang van de vloeistof naar een damptoestand plaatsvindt.
Waterbuis stoomketels zijn onderverdeeld in twee subgroepen:
- dwars door;
- soort trommel.
De eerste zijn pijpachtige structuren, die hierboven werden genoemd. Deze laatste worden in twee posities op de markt gepresenteerd: horizontaal en verticaal. Maar het werkingsprincipe van dit type apparaat is hetzelfde.
Het ontwerp omvat een trommel die niet alleen stoom verzamelt, maar er ook condensaat van scheidt. Dit laatste wordt naar de verwarmingszone gestuurd, dat wil zeggen dat de waterverliezen worden verminderd.
Om droge stoom op hoge temperatuur in de industrie te verkrijgen, worden verschillende trommelketels in serie geïnstalleerd. En dergelijke stoom kan tot maximale druk worden gecomprimeerd, wat bij veel technologische processen nodig is.
Ketels van dit type zijn verdeeld in twee posities: niet-vluchtig en circulatie. Ze verschillen van elkaar door respectievelijk de afwezigheid of aanwezigheid van een circulatiepomp. De aanwezigheid van laatstgenoemde verhoogt de efficiëntie van de installatie. Het punt is dat tijdens één omwenteling van water in de ketel 10% van het volume verdampt. Dat wil zeggen dat er minimaal 10 omwentelingen nodig zijn om het volledige volume te laten verdampen.
Bij zwaartekrachtbeweging zal dit veel tijd kosten, waardoor de efficiëntie afneemt. De circulatiepomp verplaatst de vloeistof snel, er worden meer omwentelingen in dezelfde tijd uitgevoerd. Dit betekent dat het volledige watervolume snel in stoom verandert.
Maar bij trommelketels moet er een condensaatniveauregelaar in de pomp worden geïnstalleerd. Installatielocatie: stoomafscheider. Zijn taak is om het gevormde condensaatvolume te regelen.
Als er bijvoorbeeld weinig van wordt gevormd, worden de technische kenmerken van de stoominstallatie verminderd. Als er veel van wordt gevormd, leidt dit tot een drukval in het apparaat. De gevolgen zijn snel koken en ontploffen.
De stoomafscheider is een pijp met een grote dwarsdoorsnede die lijkt op een trommel. Vandaar de naam van de ketel. Deze pijp verzamelt water dat verzadigd is met stoom. In feite vinden twee processen (het verwarmen van de vloeistof en het verdampen) afzonderlijk van elkaar plaats. Vandaar de hoge bedrijfsveiligheid van dit type apparatuur.
Gaspijp
Structureel is dit een ketel, waarin zich rond de vuurhaard pijpen met een grote diameter bevinden.Hete gassen bewegen erin en er stroomt water tussen. Dat wil zeggen, dit is het tegenovergestelde van waterbuis-analogen. Gasbuizenfabrieken produceren stoom op hoge temperatuur, die vaker wordt gebruikt in recyclingprocessen.
Een stoomketel met gasbuizen heeft één belangrijk nadeel: de hoge druk van het eindproduct. Dit laatste wordt in grote hoeveelheden in de unit aangetroffen. Hierdoor neemt de veiligheid van de installatie af. Daarom zijn ketels uitgerust met een duur en complex beveiligingssysteem. Bovendien zijn zowel het lichaam als de pijpen gemaakt van dik staal, wat de kosten van de apparatuur verhoogt.
Een opvallende vertegenwoordiger van het gasbuistype is de locomotiefketel.
Beide installaties (waterbuis en gasbuis) kunnen verschillende soorten stoom produceren:
- verzadigd;
- oververhit water.
De eerste is een medium dat ontstaat bij een temperatuur van +100°C. Het koelt snel af door de vorming van condensaat, dat opnieuw in de verwarmingszone terechtkomt. Dergelijke installaties worden gebruikt voor huishoudelijke verwarming. De druk in een stoomketel van dit type bedraagt niet meer dan 100 kPa.
De tweede is een medium verkregen bij een temperatuur van +500°C. Daarom vormen zich er nooit watersuspensies en -druppels in. Bij geleidelijke opwarming kan er water ontstaan, maar hiervoor is in het ontwerp van de installatie een afscheider ingebouwd.
De wetenschappelijke en technologische vooruitgang staat niet stil. Tegenwoordig bieden fabrikanten waterbuisinstallaties aan die qua efficiëntie en veiligheid niet verschillen van gasleidinginstallaties. Ten eerste zijn ze omhuld met thermisch isolatiemateriaal. Ten tweede is de binnenkant bekleed met infraroodmateriaal, dat fungeert als een reflector van thermische energie.
En aangezien waterbuisapparaten meerdere keren goedkoper zijn dan apparaten van het trommeltype, en hun bediening eenvoudig is, is hun populariteit en vraag tegenwoordig sterk gegroeid.
Ook de efficiëntie neemt toe door de nieuwste staallegeringen waaruit apparaatonderdelen worden gemaakt. Er werd ook een nieuwe verwarmingstechnologie geïntroduceerd, waarbij gebruik wordt gemaakt van twee tegenover elkaar geplaatste fakkels. De technologie wordt ‘tegenkomende fakkels’ genoemd.
Met hun hulp bereikt de verwarmingstemperatuur 1800-1900°C. Meestal wordt de temperatuur niet hoger dan 1200°C. Dienovereenkomstig is het rendement van dergelijke installaties minimaal 90%.
Huishoudelijke ketels
Er bestaat tegenwoordig grote belangstelling voor deze eenheden. Maar ook vereisten voor hen aanzienlijk:
- compactheid;
- licht van gewicht om er geen fundering onder te gieten;
- hoge veiligheidsfactor;
- mogelijkheid tot onderhoud door ongekwalificeerd personeel;
- minimale opstart- en verwarmingstijd.
Tegenwoordig bieden fabrikanten twee soorten huishoudelijke installaties aan: spoel, ook wel bekend als klassiek, vortexjack.
De eerste is één pijp, opgerold in een spiraal. Water beweegt erlangs en verandert in stoom. De stoomcapaciteit van de apparatuur is klein. Maar in dit geval speelt dit niet de belangrijkste rol, omdat een huishoudelijke ketel stoom met een laag potentieel moet produceren.
Het bedrijfsrendement is ook laag, maar dit kan worden gecorrigeerd door veelvuldige plaatsing van spiralen. Maar zo'n ketel heeft een record voor de verwarmingstijd - 3 minuten na het aanzetten van de fakkel.
De tweede is een volledig uniek stoomketelontwerp. Een lichaam van twee granaten, waartussen water wordt geleid. Er zit een vuurhaard in en tijdens het branden draait de fakkel in een spiraal, waardoor de warmteoverdracht toeneemt. Geen pijpen.
Andere voordelen:
- verticale opstelling, vandaar grotere compactheid;
- efficiëntie, zoals drums;
- opwarmtijd – 5 minuten.
Drie minpunten:
- de apparatuur is duur;
- het ontwerp is complex;
- volledige afhankelijkheid van energie - de ventilator, zonder welke de unit niet werkt, heeft elektriciteit nodig.
Technologische toepassing van ketelstoominstallaties
Er zijn verschillende industrieën waar stoomketels voortdurend worden gebruikt:
- De eerste industrie is thermische energietechniek. Stoom wordt gebruikt om grote werkplaatsen te verwarmen, bijvoorbeeld in de auto-industrie. De stoom verwarmt het water tot de gewenste temperatuur, dat vervolgens door pompen langs verwarmingsleidingen naar gebouwen met meerdere verdiepingen en andere objecten wordt aangedreven.
- De tweede industrie is energie. Hier wordt stoom gebruikt om een turbine te laten draaien, die elektrische stroom produceert.
- De derde industrie is de productie van bouwmaterialen. Betonproducten worden bijvoorbeeld gedroogd met stoom.
In veel industrieën zijn stoomketels een integraal onderdeel van de technologie. Denk hierbij aan desinfectie, drogen van voedingsproducten, culinaire verwerking, conservering, etc.
Bij de verwijdering van gasvormig afval wordt ook gebruik gemaakt van stoominstallaties. In dit proces fungeren ze als koelers. Zo'n ketel haalt thermische energie uit gassen die bijvoorbeeld uit hogetemperatuurovens komen.
Werkingsprincipes en ontwerp
Hun belangrijkste doel is om de fysieke toestand van water te veranderen, dat wil zeggen om het van vloeibaar naar gasvormig over te brengen met de vereiste parameters. Het proces gaat als volgt:
- de ketel wordt gevuld met water door zwaartekracht of met behulp van een pomp;
- het verwarmingssysteem wordt ingeschakeld;
- stoomvorming begint;
- het vloeistofniveau neemt geleidelijk af en bereikt het minimumniveau;
- de niveausensor reageert en schakelt de pomp in;
- water vult de leidingen.
We kunnen zeggen dat stoomketels volgens een cyclisch principe werken.
Structuur
Stoomketels bestaan uit hoofd- en hulpeenheden en onderdelen, plus automatisering.
De belangrijkste vereiste voor staalproducten is dat ze gemaakt zijn van hittebestendige legeringen. Dit is de enige manier om het maximale niveau van veilige werking van ketelapparatuur te bereiken.
Het beveiligingssysteem speelt een belangrijke rol. Dit zijn niet alleen temperatuur- en druksensoren. Het systeem omvat mechanische veiligheid. Het omvat terugslagkleppen, elektrische kleppen en andere afsluitkleppen. Deze dubbele bescherming zorgt voor maximale veiligheid, vooral in gevallen waarin de elektronica uitvalt. Op dit moment nemen de monteurs alle functies over.
Er zijn speciale eisen aan het waterbehandelingssysteem. Water moet aan bepaalde normen voldoen. Deze normen zijn verschillend voor directflow- en drumunits. In het laatste geval moet de vloeistof perfect schoon zijn, bijna gedestilleerd. In dergelijke apparaten verdwijnt het immers nergens. Dat wil zeggen, vul de ketel één keer en hij zal vele jaren werken.
Als het water hard is en onzuiverheden bevat, dan is alles pijpen na een tijdje zullen ze verstopt raken met afzettingen en roest. Hun diameter neemt af, de thermische geleidbaarheid neemt af, wat leidt tot een afname van de efficiëntie. De stoom zal niet hetzelfde zijn als nodig is (temperatuur, vochtigheid).
Ondanks hun complexe ontwerp en lage veiligheid zijn stoomketels nog steeds in trek. Vooral op schepen, in de energiecentraletechniek, fabrieken waar hoge koelmiddeltemperaturen vereist zijn. Daarom doen fabrikanten er alles aan om de operationele veiligheid te vergroten, de kosten van apparatuur en de complexiteit van onderhoud te verlagen.
Als je vragen hebt, stel ze dan in de reacties.Als je het artikel leuk vond, deel het dan op sociale netwerken zodat anderen vertrouwd kunnen raken met het onderwerp. Sla de link op in uw bladwijzers.
We raden u ook aan geselecteerde video's over ons onderwerp te bekijken.
Hoe werkt een stoomketel?
Stoomketel - ontwerp en onderhoud, gedetailleerd overzicht.
Informatie bronnen:
- https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
- https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
- https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov
