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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, festen Brennstoffen, Öl oder Gas beheizt werden. Die Größe der Kessel variiert erheblich, von kleinen, tragbaren oder im Laden 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 eingesetzt.
Maximal zulässiger Druck
Fotolia.com "> ••• Dampfventil Bild von John Sandoy von Fotolia.comKessel werden auch nach Druckkapazität, Auslegungsart und Verwendung klassifiziert. Der maximal zulässige Arbeitsdruck (MAWP) ist der höchste Druck, dem der Behälter (Kessel) standhalten soll. Dieser Druck wird in Pfund pro Quadratzoll oder "psi" gemessen, und der Manometerdruck wird als "psig" ausgedrückt. Die National Fire Prevention Association und die Bundesnormen definieren einen Typ II-Dampfkessel als einen, der Hochdruckdampf zwischen 16 und 16 erzeugt und 150 psig. Ein Typ III Dampfkessel erzeugt Dampf zwischen 151 und 350 psig.
Wasserrohrkessel
Bei diesem Kesseltyp wird der Brennstoff im Inneren des Ofens verbrannt und heißes Gas erzeugt, das das durch seine Rohre zirkulierende Wasser erwärmt. Das Wasser wird in Dampf umgewandelt, der aufsteigt und in einer Dampftrommel aufgefangen wird, wo der Sattdampf abgezogen wird. Dieser gelangt durch einen Überhitzer wieder in den Ofen, wo er noch heißer wird. Wenn die Temperatur des überhitzten Dampfes über dem Siedepunkt liegt, wird es zu einem trockenen Druckgas, das zum Antrieb von Turbinen verwendet wird. Die meisten Wasserrohrkessel haben eine Kapazität von 4.500 bis 120.000 Kilogramm Dampf pro Stunde. Wasserrohrkessel in Wärmekraftwerken werden auch Dampferzeuger genannt.
Benson Boiler
Fotolia.com "> ••• Pipelines zur Dampfturbine Bild von Andrei Merkulov von Fotolia.comDer Benson-Kessel wird als überkritischer Dampferzeuger bezeichnet und wird häufig zur Stromerzeugung eingesetzt. Es arbeitet mit einem so hohen Druck von mehr als 3.200 psi, dass das eigentliche Kochen stoppt und es keine Wasser-Dampf-Trennung gibt. Es sprudelt nicht, weil die Wassertemperatur über dem kritischen Druck liegt, 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.
Überhitzter Dampfkessel
Dieser Kesseltyp verdampft Wasser und erwärmt dann den Dampf in einem Überhitzer, wodurch Dampf mit einer viel höheren Temperatur erzeugt wird. Dies erzeugt eine höhere Abgastemperatur, wenn kein "Economizer" verwendet wird. Der Economizer erwärmt das Speisewasser, das im Weg des heißen Rauchgases durch einen Verbrennungsluftheizer läuft. Dieser überhitzte Dampf erhöht häufig die Gesamteffizienz der Dampferzeugung und deren Nutzung mit zunehmender Eingangstemperatur der Turbinen. Der überhitzte Dampf schafft Sicherheitsbedenken, denn wenn eine Systemkomponente ausfällt und Dampf austritt, können hoher Druck und hohe Temperatur tödlich sein. Die Temperatur im Bereich des Kesselgasofens liegt üblicherweise zwischen 2.400 und 2.900 Grad Fahrenheit. Einige von diesen sind Konvektionsheizungen, die Wärme von einem flüssigkeitsähnlichen Gas absorbieren, während andere strahlend sind und Strahlungswärme absorbieren.