Ein Dampfkessel ist eines der ältesten Geräte zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Arbeit, bei der das Arbeitsmedium Wasserdampf ist. Das Design von Dampfkesseln hat sich seit Jahrhunderten nicht geändert. Unter einem Dampfkessel ist definitionsgemäß eine Vorrichtung zu verstehen, die zur Erzeugung von Wasserdampf mit hohem Potenzial ausgelegt ist. Auf dem Markt wird eine Vielzahl verschiedener Modelle unterschiedlicher Bauart sowohl im Alltag als auch in der Industrie eingesetzt. In diesem Artikel lernen wir das Funktionsprinzip, die Betriebsregeln und den Anwendungsbereich von Dampfkesseln kennen.
Das Grundprinzip der Arbeitsweise verschiedener Arten von Dampfkesseln ist unverändert und einfach: In einem Kessel mit geschlossenem Volumen wird Wasser durch seine Umwandlung in Wasserdampf erhitzt, der anschließend zur Ausführung nützlicher Arbeiten verwendet wird. Die Energiequelle für die Heizung kann die Energie von Sonne, Erde oder herkömmlicherem Gas, festen Brennstoffen oder Elektrizität sein.
Je nach dem Zweck der Kessel wird der erzeugte Dampf in zwei Arten unterteilt: gesättigt und überhitzt. Gesättigter Dampf ist durch eine Temperatur in der Größenordnung von 100 ° C und einen Druck innerhalb einer Atmosphäre gekennzeichnet. Es wird von Haushaltskesseln erzeugt und hauptsächlich in Heizungsanlagen von Privathäusern eingesetzt.
Überhitzter Dampf ist eine potentielle Energiequelle mit einer Temperatur von bis zu 500 ° C, die unter einem Druck von bis zu 260 Atmosphären stehen kann. Der Anwendungsbereich von Heißdampf: Industrieanlagen und Energietechnik - Turbinenrotation in thermischen und nuklearen Kraftwerken. Anlagen zur Erzeugung von Heißdampf zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad aus.
Die Anordnung der Dampfkessel verschiedener Typen ist identisch und unterscheidet sich nur in unwesentlichen Details.In der ersten Stufe gibt es eine obligatorische Stufe der Wasserreinigung von Metallsalzen und überschüssigem Sauerstoff. Dies ist notwendig, um die Bildung von Zunder und die Korrosion von Kesselelementen zu verhindern. Rost und Zunder beeinträchtigen die Wirksamkeit des Geräts erheblich und können es in einigen Fällen vollständig unbrauchbar machen.
Das gereinigte Wasser wird einem speziellen Tank zugeführt, von dem es über eine Rohrleitung zum Kollektor im unteren Teil des Kessels gelangt, wo sich die Heizzone befindet. Hierbei erwärmt sich das Wasser auf 100 ° C und es bildet sich Wasserdampf, der selbständig durch die Rohre aufsteigt.
Der entstehende Dampf enthält eine große Menge Feuchtigkeit und ist für die Verwendung ungeeignet. Der nächste Schritt besteht darin, das Arbeitsfluid abzulassen. Getrockneter Dampf tritt für den vorgesehenen Zweck in die Dampfleitung ein.
In Industriekesseln zur Erzeugung von Heißdampf wird in der letzten Stufe der Dampfleitung zusätzlich Sattdampf erhitzt, um dessen Temperatur und Druck auf festgelegte Grenzen zu erhöhen.
Nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeiten alle Dampfkessel, der Unterschied im Gerät besteht nur in der Größe des Kessels, der Art und Lage des Kollektors, dem Vorhandensein von Sicherheitseinrichtungen, der Komplexität der Automatisierung sowie der Art des für den Betrieb verwendeten Brennstoffs.
Dampfkessel - ein Gerät, das unter Druck arbeitet und mit gefährlichen Anlagen in Verbindung steht. Bei unsachgemäßer Verwendung ist eine thermische Verbrennung mit Heißdampf und in Ausnahmefällen eine Explosion der gesamten Anlage möglich.
Beim Betrieb solcher Kessel ist es wichtig, die vom Hersteller vorgeschriebenen Regeln für den Betrieb des Geräts und die behördlichen Vorschriften genau einzuhalten.
WICHTIG! Installation und regelmäßige Wartung sollten nur von qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt werden.
Die Hauptgründe für das Versagen von Dampfkesseln laut Statistik sind:
- minderwertige Wasseraufbereitung, die zu einer erhöhten Korrosion der Kesselelemente führt und deren Effizienz erheblich verringert;
- fehlende periodische Ablesung der Brennstoffbrennkammer;
- falsche Einstellung der Kesselautomatisierung.
Das Vorhandensein von Sicherheitseinrichtungen und einer Automatisierungssteuerung, die einer fachgerechten Installation und Konfiguration unterliegen, macht moderne Dampfkessel zu sicheren Geräten.
Dampfkessel werden in Bezug auf die Anwendung in zwei große Klassen von Haushalts- und Industriekesseln unterteilt.
Haushaltsgeräte erzeugen gesättigten Wasserdampf, der als Kühlmittel für Heizungsanlagen verwendet wird. Typischerweise werden solche Systeme mit festen oder flüssigen Brennstoffen betrieben.
Industriekessel verwenden unter hohem Druck überhitzten Dampf, wodurch die Effizienz der Geräte erheblich gesteigert werden kann. Kohle, Heizöl, Gas oder atomare Zerfallsenergie werden als Brennstoff für Industrieanlagen verwendet.
Industrielle Dampfkessel werden in der Elektroindustrie, in der Produktion, im Bauwesen usw. eingesetzt. Diese Geräte können als Basis der Branche bezeichnet werden. Hier nur einige Beispiele für industrielle Anwendungen:
- Dämpfen von Betonkonstruktionen;
- Sterilisation und Desinfektion in der Lebensmittelindustrie;
- Stromerzeugung;
- Antriebe von Maschinen und Mechanismen.
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