Wat is het verschil tussen een waterpijpketel en een vuurpijpketel?
Een waterpijpketel en een vuurpijpketel zijn twee typen ketels die worden ingezet voor de productie van stoom. Het voornaamste verschil tussen deze ketels is de wijze waarop de warmte wordt overgedragen aan het water om stoom te genereren. Dit artikel belicht de belangrijkste verschillen tussen waterpijp- en vuurpijpketels; het bespreekt hun ontwerp, werkingsprincipes, toepassingen, voordelen en nadelen.
Vergelijking tussen Waterpijpketel en Vuurpijpketel
Goed om te weten – 'vuurpijp'-ketels worden ook gespeld als 'vuurpijpketel' of 'vuur-pijpketel', maar alle termen betekenen hetzelfde. Evenzo zijn 'waterpijp', 'waterpijpketel' en 'water-pijpketel' gewoon verschillende schrijfwijzen voor hetzelfde. Dit artikel gebruikt opzettelijk alle termen om de lezer ermee vertrouwd te maken.
Vuurpijpketel Buis (links) en Waterpijpketel Buis (rechts).
Ontwerp en Werkingsprincipe
Waterpijpketels
Waterpijpketels bevatten water dat door buizen stroomt die extern worden verwarmd door verbrandingsgassen. Het water absorbeert warmte van de verbrandingsgassen terwijl het door de buizen beweegt, waardoor het in stoom verandert; deze stoom wordt vervolgens verzameld in een stoomtrommel of verzamelbuis. Waterpijpketels kunnen bij hogere drukken werken dan vuurpijpketels vanwege de waterinhoud binnen de buizen en de kleinere resulterende drukgrens.
Waterpijpketel
Goed om te weten – geproduceerde stoom wordt meestal verzameld in verzamelbuizen en vervolgens afgevoerd naar een stoomtrommel, maar dit hangt af van het ontwerp van de waterpijpketel.
Vuurpijpketels
In een vuurpijpketel passeren hete gassen van het verbrandingsproces door een reeks buizen die ondergedompeld zijn in een met water gevulde ketel. Naarmate het water rond de buizen in temperatuur stijgt, verandert het van toestand naar stoom, die zich vervolgens ophoopt aan de bovenkant van de ketelschaal.
Vuurpijpketel
Toepassingen
Waterpijpketels worden over het algemeen gebruikt voor hogedruktoepassingen, zoals in thermische energiecentrales, vanwege hun vermogen om bij hoge drukken en temperaturen te werken (stoomturbines vereisen zowel hoge druk als hoge temperatuur stoom om effectief te werken). Daarentegen worden vuurpijpketels gebruikt in toepassingen met lagere druk, zoals verwarming en het leveren van processtoom voor kleine tot middelgrote industriële faciliteiten. Een typische energiecentrale waterpijpketel kan werken bij 3.200 psi, 932⁰F (220 bar, 500⁰C) of meer.
Energiecentrale Waterpijpketel
Voordelen en Nadelen van Waterpijpketels
Waterpijpketels kunnen hogere drukken aan en hebben een grotere stoomproductiesnelheid (hogere verdampingssnelheid) vanwege hun talrijke dunwandige buizen. Ze bieden meer flexibiliteit bij het reageren op belastingveranderingen en worden als veiliger beschouwd vanwege een lager risico op catastrofaal falen. Hun complexe ontwerp leidt echter tot hogere initiële kosten en onderhoudsvereisten.
Voordelen en Nadelen van Vuurpijpketels
Eenvoudiger in ontwerp, vuurpijpketels zijn gemakkelijker te bedienen en te onderhouden, en ze zijn meestal goedkoper om aan te schaffen en te installeren. Hun beperkingen omvatten een beperkte druk- en stoomcapaciteit, een langzamere reactie op belastingveranderingen en een lagere efficiëntie bij het beheren van fluctuerende vraag.
Vuurpijpketel Doorsnede
Goed om te weten – een vuurpijpketel heeft een enkele grote cilindrische schaal. De schaal is vervaardigd uit een platte stalen plaat die wordt gerold en vervolgens aan de naden wordt gelast. Vuurpijpketels zijn beperkt in werkdrukbereik omdat de ketelschaal fungeert als een grote drukgrens. Het versterken van de schaal vereist een dikkere plaat, wat economisch duur en moeilijk te vervaardigen wordt naarmate de ketel groter wordt. Om deze reden zijn vuurpijpketels niet geschikt om bij hoge drukken te werken.
Vuurpijpketel Schaal Productieproces
Vergelijking van Vuurpijp- en Waterpijpketels
Waterpijpketels zijn geschikt voor grootschalige, hogedruk- en hogetemperatuurtoepassingen en zijn beter in staat om snelle belastingveranderingen op te vangen.
Vuurpijpketels zijn geschikt voor toepassingen met lage tot middelhoge druk en lagere temperaturen; ze zijn ook eenvoudiger in ontwerp, gemakkelijker te installeren en gemakkelijker te onderhouden.
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Inleiding tot Stoom, Ketels en Thermodynamica
Subkritische, Superkritische en Ultra-Superkritische Ketels
Aanvullende Bronnen
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/