Dampf|erzeuger,
Dampfkessel, Anlage zur Erzeugung von Dampf (meist Wasserdampf) bestimmter Temperatur und bestimmten Druckes zur Gewinnung von Sekundärenergie (in Dampfturbinen oder Dampfmaschinen) oder zur Heizung von Gebäuden oder verfahrenstechnischen Anlagen.
Aufbau und Größe von Dampferzeugern sind unterschiedlich für Kraftwerke, Schiffe u. a. spezielle Anwendungen. Den Hauptteil der Dampferzeugungsanlage bilden neben der Feuerung ein mehr oder weniger großer Wasserraum und Rohre sowie ein Überhitzer. In diesen Hauptteilen herrscht gleicher Druck. Besonders in kleineren Kesseln wird der große Wasserraum über die in diesem angeordneten Rohre beheizt, die von Rauchgasen durchströmt werden (Rauchrohrkessel). Zum Teil findet die Verbrennung in diesen Rohren statt (Flammrohrkessel). Bei größeren Dampferzeugern werden Wasserraum (Trommel) und Rohre meist von außen beheizt.In den Rohren verdampft das Wasser ganz oder teilweise (Wasserrohrkessel), während es sie in »natürlichem Umlauf« durchströmt oder in »Zwangsumlauf« beziehungsweise »Zwangsdurchlauf« gepumpt wird. Anschließend wird dieser Sattdampf in den Überhitzer geleitet, wo seine Temperatur ohne Drucksteigerung weiter erhöht wird.
Zusätzliche Einrichtungen, in denen der Druck von dem im Hauptteil verschieden ist, sind der Zwischenüberhitzer und der Speisewasservorwärmer (Ekonomiser). Im Zwischenüberhitzer wird Nassdampf, nachdem er in dem ersten Teil der Turbine teilweise entspannt ist, wieder erwärmt und damit überhitzt. Im Speisewasservorwärmer (Ekonomiser) wird aus dem Kondensator kommendes Kondensat oder Frischwasser erwärmt, bevor es durch die Kesselspeisepumpe in den Hauptteil befördert wird. Teilweise wird im Rauchgasstrom ein Wärmetauscher vorgesehen, der Frischluft erwärmt, bevor sie der Feuerung zugeführt wird. Bei stark schwankender Dampfentnahme wird auch ein Wärmespeicher außerhalb des eigentlichen Kessels angebracht. Die Anordnung dieser Teile im und um den Feuerraum oder im Rauchgasstrom wird so gewählt, dass der geeignete Wärmeübergang durch Strahlung (besonders in Strahlungskesseln) und Konvektion erreicht wird, ohne dass die Rohrwandungen zu heiß oder ungleichmäßig erwärmt werden.
Für normale Dampferzeuger sollte bei stark schwankender Dampfentnahme der Wasserraum groß sein (z. B. Zweirohrkessel), während ein kleiner Kesselraum gewählt wird, um eine kurze Anfahrzeit zu erreichen (ohne daß es zwischen den beiden Möglichkeiten eine scharfe Grenze gibt). Nach der Lage der Rohre unterscheidet man u. a. Schrägrohrkessel und Steilrohrkessel.
Spezielle Kesselbauarten haben den Zweck, die Abmessungen zu verkleinern oder die Störanfälligkeit zu verringern: Im Zwangsumlaufkessel (La-Mont-Kessel) wird das Wasser durch eine Pumpe in schnellere und gleichmäßigere Bewegung versetzt, als es durch den natürlichen Umlauf möglich wäre. Im Zwangsdurchlaufkessel (Benson-Kessel und Sulzer-Einrohr-Kessel) wird durch eine Pumpe Wasser eingespritzt, das das Heizrohrsystem nur einmal durchläuft, dabei verdampft und überhitzt wird.
Eine noch weiter gehende Verringerung der Baugröße (z. B. für Schiffe) wird bei dem mit Zwangsumlauf arbeitenden Velox-Kessel dadurch herbeigeführt, dass Temperatur, Druck und Geschwindigkeit der Rauchgase höher als in normalen Kesseln sind. Die Luft wird durch einen Verdichter in den Brennraum gepumpt, wobei sie bei 2,5 bis 3 bar Überdruck und mit Geschwindigkeiten bis 300 m/s den Brennraum, die Verdampferelemente und den Überhitzer durchströmt. In einer Abgasturbine, die die Energie für den Verdichter liefert, werden die Gase entspannt, wonach sie das Speisewasser vorwärmen.
Weitere Sonderbauarten sind Dampferzeuger mit mittelbarer Dampferzeugung. Hier wird der Dampf aus kondensierendem Heißdampf von hohem Druck bei Zwangsumlauf (Löffler-Kessel) oder durch kondensierenden Sattdampf mit natürlichem Umlauf (Wärmetauscher) in einem getrennten Röhrensystem unter höherem Druck (Schmidt-Hartmann-Kessel) erzeugt. Dadurch ergibt sich eine geringere Empfindlichkeit gegen Kesselsteinbildung.
Die wichtigste Kenngröße eines Dampferzeugers, die seine Abmessungen bestimmt, ist die Dampfmenge, angegeben in 103 kg/h (früher t/h). Der Wirkungsgrad eines Dampferzeugers wird ausgedrückt in kg Dampf je 1 kg Brennstoff.
Bau und Betrieb von Dampferzeugern wird vom Gesetzgeber kontrolliert (Technische Überwachungs-Vereine). Als wichtigste Ausrüstungsstücke sind vorgeschrieben: Wasserstandsanzeiger, Manometer und zwei voneinander unabhängige Sicherheitsventile.
Literatur:
Jb. der Dampferzeugungstechnik, (1970 ff., unregelmäßig);
H. Effenberger: D. (Leipzig 21989);
R. Doležal: Dampferzeugung. Verbrennung, Feuerung, D. (Neuausg. 1990);
F. Brandt: D. Kesselsysteme, Energiebilanz, Strömungstechnik (1992);
D.-Technik, hg. v. U. Witte (251992).