Dampfkessel
Ein Dampfkessel, auch Dampferzeuger, ist ein geschlossenes beheiztes Gefäß oder ein Druckrohrsystem, das dem Zweck dient, Wasserdampf von höherem als atmosphärischem Druck (p > 1,013 bar absolut) zu Heiz- und Betriebszwecken zu erzeugen. Im Regelfall wir in einem Dampfkessel Heißdampf erezeugt.
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Die Wärmezufuhr kann durch Befeuerung mit gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen, durch Abkühlung von Rauchgasen (Abhitze, z.B. bei GuD-Kraftwerken) sowie durch nukleare oder auch durch elektrische Beheizung erfolgen. In anderen Fällen kann der Dampfkessel durch die Wärme beheizt werden, die bei der chemischen Reaktion zur Herstellung von Grundprodukten der chemischen Industrie in Reaktoren entsteht oder durch eine ander Art von Abwärme. Im letzterem Fall wird die Anlage oft Dampferzeuger genannt.
Bei den befeuerten Anlagen dienen als Brennstoffe Kohle, Erdöl, Erdgas und zunehmend auch Biomasse sowie Abfälle. Bei festen Brennstoffen unterscheidet man Staubfeuerung, Rostfeuerung und Wirbelschichtfeuerung. Die Größe von Dampfkesseln ist variabel, in Dampfkraftwerken kann ihre Höhe bis über 130 m bei ähnlichen Dimensionen in Breite und Tiefe und einer Dampfleistung bis zu 3600 to Dampf pro Stunde betragen. Die Größen betragen beispielsweise bei dem fortschrittlichen, mit Braunkohle betriebenen Block K des Kraftwerkes Niederaußem:
- 136 m Kesselhaushöhe,
- 2663 Tonnen Dampf pro Stunde,
- eine thermische Leistung von 2306 MW,
- ein Brennstoffverbrauch von 847 t pro Stunde,
bei Auslegungsparametern 274 bar und 580°C (Frischdampf) bzw. 600°C (Sekundärdampf).
Das Tragwerk eines Dampfkessels besteht im wesentlichen aus Stahlprofilen mit Fundamenten aus Beton. Alternativ kann auch Stahlbeton für das Tragwerk verwendet werden. Die Außenwände des Tragwerkes sind mit Blechen für den Wetter- und Lärmschutz verkleidet.
Die verschiedenen Kesseltypen kann man entweder nach der Bauform oder der Feuerungs- oder Brennstoffart unterscheiden.
Bei der Bauform unterscheidet man
und im Bereich der Dampfkraftwerke
- Wasserrohrkessel, die wieder in
unterteilt werden. Bei den letzteren Bauarten bilden die Verdampferrohre de innere Auskleidung (Wände) des Brennerraums. Im Bereich der Brenner sind sie oft schraubenförmig um den Brennerausgang herumgewickelt; das zu verdampfende Wasser befindet sich in den Rohren. Im Brennerraum sind dann die aus Rohrbündeln bestehenden Überhitzer und Vorwärmer eingehängt. Am Ende befinden sich die Einrichtungen zur Erwärmurg der Verbrennungsluft und zur Abgasreinigung. Die statische Stabilität dieser Konstruktion wird durch Verschweißen der Rohre mit Flacheisen erreicht, die dadurch gleichzeitig dicht gegenüber den Rauchgasen wird. Der thermisch am stärksten belastete Teil des Kessels ist der Überhitzer.
In Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktor wird der Dampf in Wärmetauschern erzeugt, in denen mittels Zwangsdurchlaufs des im Reaktordruckbehälter erhitzten Primärwassers das Speisewasser im Sekundärkreislauf verdampft wird. In Kernkraftwerken von (Siemens AG/KWU) kommen Dampferzeuger mit stehenden U-Rohren vor, im Kernkraftwerk Mülheim-Kärlich (BBC/BBR- Babcock-Brown Boveri Reaktor GmbH) waren liegende Geradrohr-Dampferzeuger im Einsatz.