Was ist der Unterschied zwischen einem Wasserrohr- und einem Rauchrohrkessel?
Ein Wasserrohrkessel und ein Rauchrohrkessel sind zwei Arten von Kesseln, die zur Erzeugung von Dampf verwendet werden. Der Hauptunterschied zwischen ihnen liegt in der Art und Weise, wie die Wärme auf das Wasser übertragen wird, um Dampf zu erzeugen. Dieser Artikel erläutert die wesentlichen Unterschiede zwischen Wasserrohr- und Rauchrohrkesseln; er behandelt deren Design, Funktionsprinzipien, Anwendungen sowie Vor- und Nachteile.
Vergleich von Wasserrohr- und Rauchrohrkessel
Gut zu wissen – 'Rauchrohr'-Kessel werden auch als 'Rauchrohrkessel' oder 'Rauchrohr-Kessel' bezeichnet, aber alle Begriffe bedeuten dasselbe. Ebenso sind 'Wasserrohr', 'Wasserrohrkessel' und 'Wasserrohr-Kessel' nur unterschiedliche Schreibweisen desselben Begriffs. Dieser Artikel verwendet absichtlich alle Begriffe, um die Vertrautheit des Lesers mit ihnen zu erhöhen.
Rauchrohrkesselrohr (links) und Wasserrohrkesselrohr (rechts).
Design und Funktionsprinzip
Wasserrohrkessel
Wasserrohrkessel leiten Wasser durch Rohre, die von außen durch Verbrennungsgase erhitzt werden. Das Wasser nimmt Wärme von den Verbrennungsgasen auf, während es durch die Rohre fließt, was zur Dampfbildung führt; dieser Dampf wird dann in einem Dampfsammler gesammelt. Wasserrohrkessel können bei höheren Drücken als Rauchrohrkessel betrieben werden, da das Wasser innerhalb der Rohre eingeschlossen ist und die resultierende Druckgrenze geringer ist.
Wasserrohrkessel
Gut zu wissen – der erzeugte Dampf wird normalerweise in Sammlern gesammelt und dann in eine Dampftrommel abgegeben, aber dies hängt vom Design des Wasserrohrkessels ab.
Rauchrohrkessel
In einem Rauchrohrkessel strömen heiße Gase aus dem Verbrennungsprozess durch eine Reihe von Rohren, die in einem mit Wasser gefüllten Behälter eingetaucht sind. Während das Wasser um die Rohre herum an Temperatur zunimmt, ändert es seinen Zustand zu Dampf, der sich dann oben im Kesselschiff ansammelt.
Rauchrohrkessel
Anwendungen
Wasserrohrkessel werden im Allgemeinen für Hochdruckanwendungen verwendet, wie z.B. in thermischen Kraftwerken, aufgrund ihrer Fähigkeit, bei hohen Drücken und Temperaturen zu arbeiten (Dampfturbinen erfordern sowohl hohen Druck als auch hochtemperierten Dampf, um effektiv zu arbeiten). Im Gegensatz dazu finden Rauchrohrkessel Verwendung in Anwendungen mit niedrigerem Druck, wie z.B. Heizung und Bereitstellung von Prozessdampf für kleine bis mittelgroße Industrieanlagen. Ein typischer Kraftwerks-Wasserrohrkessel kann bei 3.200 psi, 932⁰F (220 bar, 500⁰C) oder mehr betrieben werden.
Kraftwerks-Wasserrohrkessel
Vorteile und Nachteile von Wasserrohrkesseln
Wasserrohrkessel sind in der Lage, höhere Drücke zu bewältigen und haben eine höhere Dampferzeugungsrate (höhere Verdampfungsrate) aufgrund ihrer zahlreichen dünnwandigen Rohre. Sie bieten größere Flexibilität bei der Reaktion auf Laständerungen und gelten als sicherer aufgrund eines geringeren Risikos eines katastrophalen Ausfalls. Ihre komplexe Bauweise führt jedoch zu höheren Anschaffungskosten und Wartungsanforderungen.
Vorteile und Nachteile von Rauchrohrkesseln
Einfacher im Design, sind Rauchrohrkessel einfacher zu bedienen und zu warten und in der Regel günstiger in der Anschaffung und Installation. Ihre Einschränkungen umfassen einen begrenzten Druck- und Dampfkapazität, eine langsamere Reaktion auf Laständerungen und eine geringere Effizienz bei der Bewältigung schwankender Anforderungen.
Rauchrohrkessel Querschnitt
Gut zu wissen – ein Rauchrohrkessel hat eine große zylindrische Schale. Die Schale wird aus einer flachen Stahlplatte hergestellt, die gerollt und dann an den Nähten verschweißt wird. Rauchrohrkessel sind im Arbeitsdruckbereich eingeschränkt, da die Kesselschale als große Druckgrenze fungiert. Die Erhöhung der Festigkeit der Schale erfordert eine dickere Platte, die wirtschaftlich teuer und schwierig herzustellen wird, wenn die Größe des Kessels zunimmt. Aus diesem Grund sind Rauchrohrkessel ungeeignet, um bei hohen Drücken zu arbeiten.
Herstellungsprozess der Rauchrohrkesselschale
Vergleich von Rauchrohr- und Wasserrohrkesseln
Wasserrohrkessel sind geeignet für großflächige, hochdruck- und hochtemperaturanwendungen und sind besser in der Lage, auf schnelle Laständerungen zu reagieren.
Rauchrohrkessel sind geeignet für Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Druck und niedrigeren Temperaturen; sie sind auch einfacher im Design, leichter zu installieren und leichter zu warten.
Zusätzliche Ressourcen
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/fire-tube
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X2100410X
https://www.iqsdirectory.com/articles/boiler/water-tube-boilers.html
https://ivypanda.com/essays/fire-tube-boiler-the-case-study/