Arten von Hochdruckkesseln

Ein Kessel ist ein Gefäß, in dem Wasser unter Druck erhitzt und für einen bestimmten Zweck zu Dampf verdampft wird. Es gibt verschiedene Arten von Kesseln, die mit Kohle, Festbrennstoffen, Öl oder Gas beheizt werden. Kessel variieren stark in der Größe von kleinen, tragbaren oder in der Werkstatt montierten Einheiten bis hin zu großen Öfen, die 6 Tonnen Kohle pro Minute verbrennen. Kessel arbeiten mit Überdruck, und alle Teile müssen stark genug sein, um dem Druck des von ihnen erzeugten Dampfes standzuhalten. Die meisten Hochdruckkessel werden für gewerbliche oder industrielle Zwecke verwendet.

Kessel werden auch nach ihrer Druckkapazität, Bauart und Verwendung klassifiziert. Der maximal zulässige Arbeitsdruck oder MAWP ist der höchste Druck, dem der Behälter (Kessel) standhalten soll. Dieser Druck wird in Pfund pro Quadratzoll oder „psi“ gemessen und der Überdruck wird als „psig“ ausgedrückt. Das Nationalfeuer Prevention Association und Bundesnormen definieren einen Dampfkessel des Typs II als einen, der Hochdruckdampf zwischen 16 und 150 °C erzeugt psig. Ein Dampfkessel vom Typ III erzeugt Dampf zwischen 151 und 350 psig.

Bei diesem Kesseltyp wird der Brennstoff im Ofen verbrannt, wodurch heißes Gas entsteht, das das durch seine Rohre zirkulierende Wasser erhitzt. Das Wasser wird in Dampf umgewandelt, der aufsteigt und in einer Dampftrommel aufgefangen wird, wo der Sattdampf abgezogen wird. Dieses gelangt über einen Überhitzer wieder in den Ofen, wo es noch heißer wird. Wenn die Temperatur des überhitzten Dampfes über dem Siedepunkt liegt, wird er zu einem trockenen, unter Druck stehenden Gas, das zum Antrieb von Turbinen verwendet wird. Die meisten Wasserrohrkesselkonstruktionen haben eine Leistung von 4.500 bis 120.000 Kilogramm Dampf pro Stunde. Wasserrohrkessel in Wärmekraftwerken werden auch Dampferzeuger genannt.

Der Benson-Kessel wird als überkritischer Dampferzeuger bezeichnet und wird häufig zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet. Es arbeitet mit einem so hohen Druck von mehr als 3.200 psi, dass das eigentliche Sieden aufhört und es keine Wasser-Dampf-Trennung gibt. Es sprudelt nicht, denn die Wassertemperatur liegt über dem kritischen Druck, bei dem sich Blasen bilden können. Dieser Dampf arbeitet in einer Hochdruckturbine und gelangt dann in den Kondensator des Generators. Der Begriff „Kessel“ sollte bei diesem Dampferzeuger nicht verwendet werden, da das Kochen nicht wirklich auftritt.

Dieser Kesseltyp verdampft Wasser und erhitzt dann den Dampf in einem Überhitzer, wodurch Dampf mit einer viel höheren Temperatur erzeugt wird. Dies führt zu einer höheren Abgastemperatur, wenn kein „Economizer“ verwendet wird. Der Economizer erwärmt das Speisewasser, das durch einen Verbrennungslufterhitzer im Weg der heißen Abgase geführt wird. Dieser überhitzte Dampf erhöht häufig den Gesamtwirkungsgrad der Dampferzeugung und deren Nutzung mit Gewinnen der Eingangstemperatur zu den Turbinen. Der überhitzte Dampf erzeugt Sicherheitsbedenken, denn wenn eine Systemkomponente ausfällt und Dampf entweicht, können der hohe Druck und die hohe Temperatur tödlich sein. Die Temperatur im Bereich der Kesselgasfeuerung liegt normalerweise zwischen 2.400 und 2.900 Grad Fahrenheit. Einige davon sind Konvektionsheizungen, die Wärme von einem flüssigkeitsähnlichen Gas absorbieren, während andere strahlend sind und Strahlungswärme absorbieren.