Inleiding
Vlam buis ketels, ook bekend als rookbuis ketels, zijn het meest voorkomende type industriële ketel dat tegenwoordig wordt gebruikt. In vergelijking met waterbuis ketels zijn ze veel geschikter voor kleinere installaties omdat ze beter kunnen omgaan met plotselinge hoge vraag naar stoom schommelingen.
Verbranding vindt plaats binnen een oven waarbij de uitlaatgassen (rookgassen) door een reeks ketelbuizen gaan voordat ze via een schoorsteen worden afgevoerd. Omdat de uitlaatgassen door buizen gaan die ondergedompeld zijn in water, wordt de ketel een 'vlam/rookbuis ketel' genoemd. Waterbuis ketels hebben buizen vol water die omgeven zijn door uitlaatgassen, d.w.z. het tegenovergestelde van een vlam buis ketel configuratie.
Vlam Buis Ketels
Ketel Onderdelen en Functies
Omhulsel
Veel onderdelen van een vlam buis ketel zijn gehuisvest in een lang cilindrisch omhulsel dat dient als een drukvat. Het omhulsel is gevuld met water met ruimte bovenaan voor stoomvorming.
Omhulsel
Buizen
Buizen lopen van het ene uiteinde van het omhulsel naar het andere; dit kan een of meerdere keren gebeuren. Het omhulsel en de buizen kunnen in een verticale of horizontale oriëntatie worden geïnstalleerd, hoewel de verticale oriëntatie minder gebruikelijk is.
Enkele van de buizen kunnen een grotere diameter hebben dan de standaard buizen, deze buizen worden 'verstevigingsbuizen' genoemd. Verstevigingsbuizen verminderen de mechanische spanningen op de buisplaten wanneer de ketel onder druk staat; verstevigingsstangen kunnen ook voor dit doel worden gebruikt.
Buizen
Oven
De oven is waar verbranding plaatsvindt; het is de plaats waar de hoogste temperaturen binnen de ketel worden bereikt. Ovens zijn meestal gecorrigeerd om hun mechanische sterkte te vergroten, hoewel niet-gecorrigeerde ovens niet ongewoon zijn.
Oven, Buizen en Omhulsel
Buisplaten
Buisplaten worden gebruikt om beide uiteinden van het omhulsel af te dichten en om een plaats te bieden voor de montage van de buizen. Buisplaten worden meestal verbonden met het omhulsel via verstevigingsstangen.
Vlam Buis Ketel Buisplaten
Brander
Brandstof, lucht en warmte moeten aan de oven worden geleverd om verbranding te bereiken. Brandstof en lucht worden door de brander in de oven gevoerd. Een ontstekingsbron wordt geleverd door een ontsteker (een elektrode die een elektrische boog creëert, vergelijkbaar met een bougie maar groter). Typische brandstoffen zijn lichte stookolie (LFO) en methaan gas, hoewel er ook andere beschikbaar zijn. De 'voorkant' van de ketel bevindt zich waar de brander is gemonteerd.
Branders Gemonteerd op Ketels
Keerkamer
Er kan een enkele of meerdere keerkamers zijn. Keerkamers veranderen de richting van de uitlaatgassen wanneer ze een passage verlaten en naar een andere worden geleid. Keerkamers die zich verder van de brander bevinden, zijn 'achterste keerkamers' terwijl die het dichtst bij de brander zijn 'voorste keerkamers'.
Keerkamer
Rookkast
De rookkast is het laatste deel van de ketel waar het uitlaatgas doorheen gaat voordat het naar de schoorsteen gaat.
Rookkast en Schoorsteen
Geniet je van dit artikel? Zorg er dan voor dat je onze Engineering Video Cursussen bekijkt! Elke cursus heeft een quiz, handboek, en je ontvangt een certificaat wanneer je de cursus afrondt. Geniet ervan!
Vlam Buis Ketel Ontwerpen
Het is mogelijk om het ketelontwerp op verschillende manieren te variëren:
- Nat achter - de achterkant van de oven is omgeven door een watermantel.
- Droog achter - de achterkant van de oven is alleen omgeven door plaatstaal.
- Stoomkoepel - een koepel gemonteerd op de bovenkant van het ketelomhulsel om stoomvorming te bevorderen.
- Aantal ovens - een ketel kan tussen één en drie ovens hebben (algemene regel).
- Ovenontwerp - gecorrigeerd of niet-gecorrigeerd. De onderstaande afbeelding toont een gecorrigeerde oven, d.w.z. de oven is geen rechte cilinder.
Gecorrigeerde Oven Aangegeven
- Aantal passages - elke keer dat uitlaatgas door de ketel gaat, wordt dit een passage genoemd. Vlam buis ketels hebben meestal drie of vier passages, hoewel ketels met één en twee passages ook in gebruik zijn.
Ketel 1e Passage
Hoe werken vlam buis ketels?
De onderstaande video is een fragment uit onze Introductie tot Stoom, Ketels en Thermodynamica Online Video Cursus.
Lucht en brandstof (meestal lichte stookolie (LFO) of methaan gas) worden door een brander in de oven gevoerd. Het lucht/brandstof mengsel wordt ontstoken door een ontsteker en de verbranding begint.
Warmte van verbranding wordt onmiddellijk overgedragen aan de ovenwand en het omringende water. Tussen 40-60% van alle warmte die in de ketel wordt gegenereerd, zal worden overgedragen aan het water vanuit de oven, met de rest die via de buizen aan het water wordt overgedragen. De oven vertegenwoordigt de 1e passage door de ketel.
Uitlaatgassen van verbranding reizen vervolgens naar de eerste keerkamer. De gassen verlaten de keerkamer en gaan dan de 2e buis passage in, tweede keerkamer, 3e buis passage, rookkast en uiteindelijk de schoorsteen.
Water wordt verwarmd door de warmte van verbranding en de resulterende uitlaatgassen. Naarmate het water in het omhulsel wordt verwarmd, wordt stoom vrijgemaakt aan de bovenkant van het ketelomhulsel. Stoom blijft zich ophopen totdat de gewenste druk en temperatuur zijn bereikt.
3D Model Componenten
Dit 3D model toont alle belangrijke componenten die geassocieerd zijn met een typische drie passages vlam buis ketel, deze omvatten:
- Omhulsel – gestookt drukvat.
- Brander – gebruikt voor verbranding.
- Gecorrigeerde oven – waar verbranding plaatsvindt.
- Buizen – gebruikt om uitlaatgassen door het omhulsel te leiden.
- Buisplaten – gebruikt om de buizen op hun plaats te houden.
- Keerkamer – gassen worden in deze ruimte omgekeerd en in de tegenovergestelde richting gestuurd.
- Deksel – behoudt isolatie die de thermische efficiëntie van de ketel verhoogt.
- Rookkast – bevindt zich waar de uitlaatgassen de laatste buis passage verlaten, maar voor de schoorsteen.
- Veiligheidskleppen - gebruikt om de systeemdruk te verlichten in geval van overdruk.
- Meters - lokale en externe meters gebruikt voor het bewaken van temperatuur, druk en stroom.
Gerelateerde Online Engineering Cursussen
Introductie tot Stoom, Ketels en Thermodynamica
Ketel Stoom Trommels Uitgelegd
Sub-Kritische, Superkritische, en Ultra-Superkritische Ketels
Hoe Kolen Gestookte Energiecentrales Werken
Aanvullende Bronnen
https://en.wikipedia.org/wiki/Fire-tube_boiler
https://www.elprocus.com/fire-tube-boiler-working-principle-types-of-fire-tube-boilers
https://en.zozen.com/products/wns-series-gas-oil-fired-steam-hot-water-boiler.html