Bestand downloaden
advertisement
Stoomproductie : ketels, toepassingen en energiestromen Prof. M. De Paepe Dinsdag 3 februari 2015 Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Overzicht • Stoomgebruik in de industrie • Stoomproductie • Keteltypes and classificatie ‣ Vuurgang vlampijp ketels ‣ Waterpijp ketels ‣ Heat Recovery Steam Generators • Rendement van een stoomketel Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Stoom, oud en toch nieuw Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Wat is stoom ? • Gasvormige aggregatietoestand van water. Gevonden op http://www.woorden-boek.nl/woord/stoom • Stoom is een aggregatietoestand van water. Vaak wordt de naam stoom gegeven aan een nevel van water: kleine zichtbare druppeltjes water boven bijvoorbeeld een fluitketel. Echte stoom is echter onzichtbaar. Gevonden op http://nl.wikipedia.org/wiki/Stoom Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Soorten stoom • Natte stoom ‣ is stoom waarin kleine waterdeeltjes zweven. Door deze waterdeeltjes is het soortelijk gewicht gestegen. Indien natte stoom verhit wordt, dan zullen allereerst deze waterdeeltjes verdampen. Bij voldoende verwarming wordt de stoom dan droog verzadigd. • Verzadigde stoom ‣ is stoom die condenseert bij verlaging van temperatuur. Deze stoom is ongeschikt voor het aandrijven van een stoomturbine, maar voldoet prima voor het aandrijven van een stoommachine of voor de overdracht van warmte. Er wordt dan wel gebruikgemaakt van verzadigde stoom die bij hogere druk is gegenereerd. • Oververhitte stoom ‣ Om oververhitte stoom te maken moet er extra warmte aan de stoom worden toegevoegd. In een fluitketel kan dat niet omdat daar alleen het water wordt verwarmd. In een stoomketel gebeurt hetzelfde, maar de geproduceerde stoom kan vervolgens door een oververhitter worden geleid. De verzadigde stoom stijgt in temperatuur en wordt dan oververhitte stoom genoemd. Bij verlies van warmte zal deze stoom afkoelen zonder dat er minuscule waterdruppeltjes ontstaan die de rotors zouden kunnen beschadigen. Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Gebruik van stoom – associaties van het verleden Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Modern stoomgebruik Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Stoom in de procestechniek Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Stoom in centrales Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Stoom produceren Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Water koken • Overgang van vloeibare fase naar gasfase Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Water koken Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Koken op druk Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Fase veranderingen Dampgehalte : x mdamp mdamp mvloeistof Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Verdamping van water in een ketel Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent hp-diagram van stoom Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Indeling van ketels volgens drukniveau • Lagedruk ketels Tot circa 25 bar stoomdruk. • Middendruk ketels Van 25 tot circa 80 bar stoomdruk. • Hogedruk ketels Van 80 tot circa 130 bar stoomdruk. • Superkritische ketels > 221 bar • Ultra superkritische > 300 bar Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Keteltypes Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Indeling van ketels • Naar constructie ‣ Tankketel ‣ Ketels met kookbuizen ‣ Vuurgangketel ‣ Vuurgang-vlampijpketel ‣ Waterpijpketels Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Indeling van ketels volgens drukniveau • Naar watercirculatieprincipe ‣ Ketels met natuurlijke circulatie ‣ Ketels met geforceerde circulatie • Naar toepassing ‣ Direct gestookte ketel ‣ Afgassenketel – restwarmte in gasturbine en diesel afgassen, – afvalwarmte in rookgassen huisvuilverbrandingsinstallaties – ketels in vergassingsinstallaties. Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Tankketels Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Vuurgang ketel • Cornish boiler Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Kookbuizen ketel Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Vuurgang-vlampijp ketel Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Tubular boiler Cilindrische ketels Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Vlamkeerkasten Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Water tube reverse box Lancashire boiler – 2 fire tubes Water separator Superheater Water pijp ketel • Natuurlijke circulatie Natuurlijke circulatie • Types STIRLING boiler YARROW - boiler Moderne layout – 1 vat/drum Moderne layout – 1 steam drum Circulation druk (bar) 10 20 30 40 50 60 80 100 140 180 natuurlijke circulatie 30 25 18 14 10 9 8 7 7 7 geforceerde circulatie 5 5 5 4 4 3,5 3,5 3,5 2,5 2,5 Gedwongen circulatie LA MONT ketel In de drum Een-pijpssystemen BENSON-boiler Sultzer-boiler Stoomgenerator Heat recovery steam generator (HRSG) Heat recovery steam generator (HRSG) Modular HRSG Energie en rendement Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Energie balans van een stoomketel QVerlies QVerlies mS hS mR hR tr m h t m h t m B B o L L o h W W Energie balans QVerlies mS hS mR hR tr mB hB to mL hL to mW hW mBVerbWaarde mB hB to mL hL to mR hR to mBVerbWaarde QVerlies mS hS mW hW mR hR tR mR hR to QNUTTIG mS hS hW BOILER QIN mBVerbWaarde mS hS hW QNUTTIG QIN mFVerbWaarde Rendement verhogen BOILER mS hS hW QNUTTIG QIN mFVerbWaarde mBVerbWaarde QVerlies mS hS hW mR hR tR mR hR to • Verlies naar buiten beperken • Rookgas zo diep mogelijk koelen Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent Conclusie • Stoom is modern • Stoom bevat veel energie • Moderne keteltechnologie • Begrip rendement Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – www.FloHeaCom.UGent.be Universiteit Gent – UGent
