Stoomproductie : ketels, toepassingen en energiestromen

Presentatie over: "Stoomproductie : ketels, toepassingen en energiestromen"— Transcript van de presentatie:

1 Stoomproductie : ketels, toepassingen en energiestromen
Prof. M. De Paepe Dinsdag 3 februari 2015 Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

2 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 – Universiteit Gent – UGent

3 Stoom, oud en toch nieuw Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

4 Wat is stoom ? Gasvormige aggregatietoestand van water. Gevonden op 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 Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

5 Soorten stoom Natte stoom Verzadigde stoom Oververhitte 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 – Universiteit Gent – UGent

6 Gebruik van stoom – associaties van het verleden
Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

7 Modern stoomgebruik Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

8 Stoom in de procestechniek
Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

9 Stoom in centrales Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

10 Stoom produceren Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

11 Water koken Overgang van vloeibare fase naar gasfase
Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

12 Water koken Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

13 Koken op druk Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

14 Fase veranderingen Dampgehalte :
Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

15 Verdamping van water in een ketel
Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

16 hp-diagram van stoom Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

17 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 – Universiteit Gent – UGent

18 Keteltypes Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

19 Indeling van ketels Naar constructie Tankketel Ketels met kookbuizen
Vuurgangketel Vuurgang-vlampijpketel Waterpijpketels Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

20 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 – Universiteit Gent – UGent

21 Tankketels Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

22 Vuurgang ketel Cornish boiler
Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

23 Kookbuizen ketel Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

24 Vuurgang-vlampijp ketel
Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

25 Tubular boiler

26 Cilindrische ketels Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

27 Vlamkeerkasten Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

28 Water tube reverse box

29 Lancashire boiler – 2 fire tubes

30 Water separator

31 Superheater

32 Water pijp ketel Natuurlijke circulatie Water flows inside the tubes
Water is contained in vessels The upper vessel is used for water/steam sepeartion During boiling a fraction of the water evaporates (10%) Hot water and setam rise, this is natural circulation Limited in applicable pressure

33 Natuurlijke circulatie
Types Water flows inside the tubes Water is contained in vessels The upper vessel is used for water/steam sepeartion During boiling a fraction of the water evaporates (10%) Hot water and setam rise, this is natural circulation Limited in applicable pressure

34 STIRLING boiler

35 YARROW - boiler

36 Moderne layout – 1 vat/drum

37 Moderne layout – 1 steam drum

38 Circulation druk (bar) natuurlijke circulatie geforceerde
,5 3,5 2,5

39 Gedwongen circulatie

40 LA MONT ketel

41 In de drum

42 Een-pijpssystemen

43 BENSON-boiler

44 Sultzer-boiler

45 Stoomgenerator

46 Heat recovery steam generator (HRSG)

47 Heat recovery steam generator (HRSG)

48 Modular HRSG

49 Energie en rendement Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

50 Energie balans van een stoomketel

51 Energie balans

52 Rendement verhogen Verlies naar buiten beperken
Rookgas zo diep mogelijk koelen Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent

53 Conclusie Stoom is modern Stoom bevat veel energie
Moderne keteltechnologie Begrip rendement Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding – Universiteit Gent – UGent