Inhoud
Een boiler is een vat waarin water onder druk wordt verwarmd en voor een specifiek doel in stoom wordt verdampt. Er zijn verschillende soorten ketels, verwarmd door steenkool, vaste brandstof, olie of gas. Ketels variëren sterk in grootte van kleine, draagbare of in de winkel geassembleerde units tot grote ovens die 6 ton kolen per minuut verbranden. Ketels werken op positieve druk en alle onderdelen moeten sterk genoeg zijn om de druk van de stoom die ze genereren te kunnen weerstaan. De meeste hogedrukketels worden gebruikt voor commerciële of industriële doeleinden.
Maximaal toelaatbare druk
Fotolia.com "> ••• steam valve image by John Sandoy from Fotolia.comKetels worden ook geclassificeerd op basis van hun drukcapaciteit, ontwerptype en gebruik. De maximaal toelaatbare werkdruk, of MAWP, is de hoogste hoeveelheid druk die het vat (boiler) is ontworpen om te weerstaan. Deze druk wordt gemeten in ponden per vierkante inch of "psi" en de manometerdruk wordt uitgedrukt als "psig". De National Fire Prevention Association en de federale normen definiëren een Type II stoomketel als een stoomketel met hoge druk tussen 16 en 150 psig. Een stoomketel van type III produceert stoom tussen 151 en 350 psig.
Waterpijpketel
In dit type ketel wordt brandstof in de oven verbrand, waardoor heet gas ontstaat dat water verwarmt dat door zijn buizen circuleert. Het water wordt omgezet in stoom die opstijgt om te worden opgevangen in een stoomtrommel, waar de verzadigde stoom wordt afgezogen. Dit komt de oven weer binnen via een oververhitter, waar het nog heter wordt. Wanneer de temperatuur van de oververhitte stoom boven het kookpunt ligt, wordt het een droog, onder druk staand gas dat wordt gebruikt om turbines aan te drijven. De meeste ontwerpen met waterbuisketels hebben een capaciteit van 4.500 tot 120.000 kilogram stoom per uur. Waterpijpketels in thermische krachtcentrales worden ook stoomgenererende eenheden genoemd.
Benson Boiler
Fotolia.com "> ••• pijpleidingen naar stoomturbine-afbeelding door Andrei Merkulov van Fotolia.comDe Benson-ketel wordt een superkritische stoomgenerator genoemd en wordt vaak gebruikt om elektrische stroom te produceren. Het werkt bij zo'n hoge druk, meer dan 3.200 psi, dat het eigenlijke koken stopt en er geen water-stoomscheiding is. Er borrelt niet, omdat de watertemperatuur hoger is dan de kritische druk waarbij zich bellen kunnen vormen. Deze stoom werkt in een hogedrukturbine en komt vervolgens in de condensor van de generator. De term 'boiler' moet niet worden gebruikt met deze stoomgenerator omdat koken niet echt voorkomt.
Oververhitte stoomketel
Dit type ketel verdampt water en verwarmt vervolgens de stoom in een oververhitter, waarbij stoom wordt geproduceerd bij een veel hogere temperatuur. Dit creëert een hogere rookgastemperatuur tenzij een "economizer" wordt gebruikt. De economizer verwarmt het voedingswater, dat door een verbrandingsluchtverwarmer stroomt in het pad van de hete rookgasafvoer. Deze oververhitte stoom verhoogt vaak de algehele efficiëntie van stoomopwekking en het gebruik ervan met winst in de ingangstemperatuur naar de turbines. De oververhitte stoom veroorzaakt veiligheidsproblemen, want als een systeemcomponent uitvalt en stoom ontsnapt, kunnen de hoge druk en temperatuur dodelijk zijn. De temperatuur in het gebied van de ketelgasoven ligt meestal tussen 2.400 tot 2.900 graden Fahrenheit. Sommige hiervan zijn convectieverwarmers die warmte absorberen van een vloeistofachtig gas, terwijl andere stralende, stralingswarmte absorberen.