Het werkingsprincipe van een stoomketel voor thuisverwarming

Installatie van stoomketels op vaste brandstoffen

Het ontwerp van stoomketels voor vaste brandstoffen is een horizontale doos met één vuur, bestaande uit twee cilindrische sectoren met verschillende diameters. Deze cilinders worden in elkaar gestoken en verbonden door flenzen en een stoomcollector. Zo bevindt zich een vuurhaard voor de vuurpijp en een bundel pijpen achterin. Het werkingsprincipe van stoomketels met vaste brandstof is gebaseerd op de warmte-uitwisseling van vloeistof en gas. Tijdens de verbranding van brandstof worden rookgassen van hoge temperatuur gevormd in het brandstofgedeelte van de keteleenheid. Bij het passeren van de gaskanalen spoelen hete rookstromen rond de buizenbundels, waarin het water circuleert. Gassen dragen dus thermische energie over aan water en worden zelf gekoeld door contact met koude leidingen. Als gevolg hiervan geeft het verwarmde water in de leidingen stoom af, die zich ophoopt in de bovenste trommel van de ketel.

De ketel wordt bestuurd door instrumentatie en ketelautomatisering. Hulpapparaten bewaken veranderingen in watertemperatuur en -druk, en de automatisering van de stookruimte zorgt voor de veilige werking van apparaten dankzij ingebouwde sensoren.

Stoomketel productietechnologie

Wat is er nodig om zo'n systeem te maken?

• 1 mm plaatstaal van roestvrij staal.
• Buizen met verschillende diameters van roestvrij staal - 100-120 mm, 10-30 mm.
• Veiligheidsklep.
• Asbest in de vorm van platen.

Allereerst heb je de blauwdrukken voor de stoomketel nodig. Dit is tegenwoordig geen probleem, aangezien ze gratis beschikbaar zijn op internet. De tweede taak is om de kracht van het apparaat te bepalen. Alles hangt af van het stoomverwarmingssysteem, de grootte van een woonhuis, het aantal radiatoren erin, enzovoort. Andere artikelen op onze website zullen u helpen bij het oplossen van dit probleem. Ten derde moet u de vorm van de eenheid kiezen. Het kan rond, vierkant of rechthoekig zijn.

Hoge druk stoomketel

Om de fabricage te vergemakkelijken, kunt u een buis van 100-110 cm lang nemen, dit wordt de behuizing van de eenheid. Houd er rekening mee dat de wanddikte minimaal 2,5 mm moet zijn. Een heel belangrijk punt is de constructie van de vuurhaard en de toevoer van vlam- en rookbuizen ernaar.

De verbrandingskamer kan het beste worden gemaakt van roestvrijstalen platen, waarin gaten worden geboord voor de beschreven leidingen. Hun uiteinden zijn noodzakelijkerwijs gerold om een ​​strak aanliggend oppervlak te creëren. Voor een betere afdichting en het vergroten van de sterkte van de verbinding, moeten de buizen worden gelast met argonlassen. Als u deze vaardigheden niet bezit, kunt u ze lassen met permanente elektroden.

Daarna moet u op het pijpverdeelstuk lassen en de veiligheidsklep installeren. De unit is geïsoleerd met asbestplaten. Hierop kunnen we bedenken dat het werk is gedaan. Vervolgens zijn het stoomverwarmingssysteem en de ketel aangesloten.

Keteltypes

Alle stoomketels op vaste brandstoffen kunnen worden onderverdeeld in twee kleine groepen: kolengestookte stoomketels (bruinkool en steenkool) en houtgestookte stoomketels. Afhankelijk van de verbruikte brandstof hebben keteleenheden hun eigen varianten van ovens. Dit kunnen mechanische ovens zijn met een beweegbaar rooster, met een voorwaarts bewegend bandrooster, met duwroosters, met hellende roosters of met een vast rooster en een ritselende staaf.

Soorten moderne verwarmingsketels voor vaste brandstoffen

Volgens de structuur en het type brandstof kunnen moderne verwarmingsketels voor vaste brandstoffen worden ingedeeld in de volgende hoofdtypen:

• ketels met verbranding van brandstof aan de onderkant;
• bovengrondse verbrandingseenheden;
• gasgenererende ketels;
• Pellet-warmtegeneratoren;
• stoom units.

Onderste verbrandingsketels

Onderste verbrandingsketel
De onderste verbrandingsketel is de meest voorkomende eenheid voor vaste brandstoffen, die voornamelijk op hout en steenkool werkt. Het ontwerp van de warmtegenerator omvat de volgende hoofdelementen die in de behuizing zijn ingesloten: een vuurhaard of verbrandingskamer, een warmtewisselaar, aanvoer- en retourleidingen van het verwarmingssysteem, rooster, deur voor het laden van brandstof, deur voor ontsteking en reiniging van as , schoorsteen.

Het lichaam van moderne ketels is gemaakt van staal en de warmtewisselaar kan van staal of gietijzer zijn. Elk type warmtewisselaar heeft zijn eigen voor- en nadelen. Units met een gietijzeren warmtewisselaar hebben een hogere corrosiebestendigheid dan stalen. Dit is een belangrijk punt, aangezien wanneer warmtegeneratoren met vaste brandstoffen worden aangestoken totdat de temperatuur het dauwpunt overschrijdt, er condensaat ontstaat in de oven, dat bij vermenging met verbrandingsproducten zeer agressief is voor metalen. Een gietijzeren warmtewisselaar is ook meer brandwerend dan een stalen en heeft daardoor een langere levensduur. De nadelen van gietijzeren warmtewisselaars zijn kwetsbaarheid, hoog gewicht, lage weerstand tegen temperatuurveranderingen in de warmtedrager in het verwarmingssysteem, ze mogen niet hoger zijn dan 20 ° C.

Gewoonlijk zijn gietijzeren warmtegeneratoren verdeeld in afzonderlijke secties, wat de moeilijkheden bij transport, installatie en in geval van storing van een van de secties, gemakkelijk te vervangen is. Units met een stalen warmtewisselaar zijn eendelige constructie.

In de inrichting van een ketel met bodemverbranding kunnen twee of drie verbrandingskamers worden voorzien die het mogelijk maken om brandstofdeeltjes opnieuw te verbranden. Tegelijkertijd neemt de uitstoot van schadelijke verbrandingsproducten in de atmosfeer af, neemt het brandstofverbruik af en neemt het rendement van de ketel toe. Met moderne verwarmingsketels op vaste brandstoffen kunt u het verbrandingsproces regelen, waarvoor een regelsysteem met een ventilator voor luchtinjectie wordt gebruikt.

Top verbrandingsketels

Bovenste verbrandingsketel
In een eenheid met verbranding aan de bovenkant vindt het verbrandingsproces van brandstof - steenkool, brandhout, turfbriketten of zaagsel - in tegenstelling tot een ketel met lagere verbranding, niet van onder naar boven, maar van boven naar beneden plaats. Dit werd mogelijk nadat de uitvinding in 2000 werd gemaakt en gepatenteerd door de Litouwse ingenieur E. Strupaitis en voor het eerst in ketels werd gebruikt. Verbranding in een dergelijke warmtegenerator wordt alleen ondersteund in de bovenste laag van de opgeslagen brandstof, ongeveer 15 cm dik, waar hete lucht van bovenaf wordt aangevoerd via een speciale telescopische buis vanuit een speciale kamer. Als de bladwijzer uitbrandt, zet de pijp geleidelijk uit en daalt onder zijn eigen gewicht, zodat de luchtverdeler aan het uiteinde van de pijp zich constant in het midden van de vlam bevindt.

Een houtgestookte verwarmingsketel op vaste brandstof met verbranding aan de bovenkant maakt het mogelijk om elke 30 uur één bladwijzer te maken en een kolengestookte eenheid - elke 5 dagen één bladwijzer. De werking van de warmtegenerator is van het ene tabblad naar het andere. Dat wil zeggen, na volledige verbranding van de geladen brandstof, is het noodzakelijk om de gevormde as te verwijderen en een nieuwe bladwijzer te maken.

Topverbrandingsunits hebben een behoorlijke hoogte, maar nemen qua oppervlakte weinig ruimte in.

Gasgenererende (pyrolyse) ketels

Gasgeneratorboiler - werkschema
Ketels die vaste brandstoffen produceren zijn uitgerust met 2 verbrandingskamers. Het principe van hun werk is gebaseerd op het feit dat hout onder invloed van hoge temperaturen en in omstandigheden van zuurstofgebrek in houtskool verandert met het vrijkomen van pyrolyse brandbaar gas. In één kamer vindt eerst het gebruikelijke verbrandingsproces plaats met normale luchttoevoer door een speciaal raam.Nadat het hout normaal is gestookt, wordt de luchttoevoer verminderd met behulp van de automatische regelaar en gaat de ketel in de pyrolysegasvormingsmodus. Het hout smeult langzaam en het vrijgekomen gas stijgt naar de tweede kamer, waar het proces van naverbranding plaatsvindt.

Het rendement van een gasgenererende eenheid bereikt 85-90%, schadelijke emissies van verbrandingsproducten in de atmosfeer worden tot een minimum beperkt, brandstof voor een dergelijke ketel vereist verschillende keren minder dan voor een warmtegenerator met directe verbranding. Naast brandhout kan houtbewerkingsafval met een vochtgehalte van maximaal 20% als brandstof worden gebruikt.

Pelletketels

Pelletketel met brandstoftank
Pelletketels werken op biobrandstof uit turf, zaagsel, landbouwafvalproducten, samengeperst tot cilindrische korrels die pellets worden genoemd. Granulaat is klein van formaat en wordt verkocht in een handige verpakking voor gemakkelijk transport en opslag.

Pelletketels zijn uitgerust met een automatisch controlesysteem, inclusief de toevoer van brandstofpellets naar de verbrandingskamer, die klein van formaat is. In dit opzicht regelt de automatisering het volume van de aangevoerde brandstof met grote nauwkeurigheid, terwijl de meest volledige verbranding en de productie van brandbare gassen met de maximale temperatuur worden bereikt door de geforceerde injectie van lucht in de verbrandingsruimte met behulp van een ventilator.

Pellets worden in de brandstofbunker geladen, vanwaar ze via het toevoersysteem in de verbrandingskamer worden gevoerd. De bunker kan vrijstaand zijn of ingebouwd in de structuur van de ketel, de capaciteit van de bunker voor een ketel met een vermogen van 20-40 kW is in de regel niet meer dan 200-250 kg, wat voldoende is voor een week van continue werking. Het voersysteem is een schroeftransporteur aangedreven door een elektromotor. Als het nodig is om pellets over grote afstanden te vervoeren, kan een pneumatisch voersysteem worden gebruikt.

De automatisering van pelletwarmtegeneratoren omvat mechanische asverwijdering en zelfreinigende systemen, de mogelijkheid om de temperatuur in verwarmingspijpleidingen te regelen afhankelijk van het weer en andere apparaten die de werking van pelletverwarmingseenheden vergemakkelijken.

Stoomketels voor vaste brandstoffen

Stoomketel met vaste brandstof
Stoomketels voor vaste brandstoffen worden vanwege hun grote vermogen en afmetingen vooral in de industrie gebruikt om stoom te leveren voor technologische processen en verwarmingssystemen. Het gebruik van stoomwarmtegeneratoren met vaste brandstof is vooral effectief bij bedrijven met een grote hoeveelheid afval die geschikt is voor verbranding als brandstof wanneer het onmogelijk is om andere energiebronnen te gebruiken. Kleine aggregaten kunnen ook worden gebruikt voor het verwarmen van huizen en andere gebouwen voor verschillende doeleinden.

Volgens het werkingsprincipe zijn stoomketels onderverdeeld in 2 hoofdtypen: vuurbuis en stoombuis.

In een verbrandingsbuiseenheid circuleren verbrandingsproducten die tijdens de verbranding van brandstof tot een hoge temperatuur zijn verwarmd, door het leidingsysteem en dragen thermische energie over aan het water dat deze leidingen omringt. In dit geval verandert water in stoom en komt het vervolgens in het verwarmingssysteem of via stoompijpleidingen naar industriële consumenten. Omdat de gegenereerde stoom een ​​hoge druk heeft, zijn de wanden van zo'n ketel erg dik gemaakt. Daarom hebben vlampijpketels om veiligheidsredenen vermogensbeperkingen.

In waterpijpketels is het werkingsprincipe het tegenovergestelde: water stroomt door het leidingsysteem in het lichaam, verwarmde verbrandingsproducten circuleren eromheen, met als resultaat dat het water in de leidingen in stoom verandert en vervolgens naar de consument gaat. Waterbuiseenheden zijn veiliger, ze hebben geen grote dikte van de wanden van het lichaam nodig, wat hun productiviteit aanzienlijk kan verhogen.

Stoomketels zijn uitgerust met automatiseringssystemen, waaronder apparaten voor het ontsteken van brandstof en het stoppen van verbranding, regulering van water- en brandstofverbruik. De veiligheidsgroep van een vastebrandstofketel is van groot belang, waaronder temperatuurindicatoren, veiligheidsthermostaten, manometers, veiligheidsdrukschakelaars en stoomdrukventielen, andere apparaten en apparaten die een probleemloze werking garanderen.

Stoomverwarming en wat is het?

Wanneer water kookt, komt er waterdamp vrij, die een grote hoeveelheid thermische energie heeft. De overdracht van energie naar de omgeving vindt plaats op het moment van condensatie, oftewel tijdens de overgang van water van damp naar vloeibare toestand.

Bij stoomverwarming is hetzelfde principe van toepassing. Het in de ketel kokende water wordt via leidingen naar de verwarmingsapparaten geleid, daarin condenseert en geeft warmte af. Daarna wordt het koelmiddel, dat in vloeibare toestand is overgegaan, via leidingen naar een speciale opslaginrichting gevoerd. Van daaruit stroomt de vloeistof door zwaartekracht of met geweld in de ketel.

Voors en tegens van stoomverwarming

Stoomverwarming in een privéwoning heeft de volgende voordelen:

1. Lage kosten van het apparaat. Winstgevendheid tijdens het gebruik. Het systeem kan worden gemaakt van een conventionele oven, wat vooral belangrijk is voor nederzettingen zonder vergassing.
2. Omdat de koelvloeistof niet bevriest, kan het systeem worden gebruikt in seizoensgebonden woongebouwen.
3. De efficiëntie van ruimteverwarming wordt verhoogd door straling van warmte-energie en convectie.
4. Voor de montage van het systeem kunt u gebruik maken van kleine radiatoren en buizen met een klein profiel, wat materiaal bespaart.
5. Stoom komt snel elk punt van het verwarmingssysteem binnen, ongeacht de complexiteit en de grootte van het huis.
6. Een snelle verwarming van het pand is een bijkomend voordeel.
7. De warmteoverdrachtscoëfficiënt is erg hoog, waardoor warmteverliezen tot nul worden teruggebracht.
8. Dergelijke systemen kunnen worden gebruikt in combinatie met warme vloeren.

Voordat u stoomverwarming uitvoert, moet u de nadelen ervan bestuderen. De nadelen van stoomverwarming zijn als volgt:

• bij het circuleren langs de contour, veroorzaakt stoom geluid (om het geluidsniveau te verminderen, worden koperen leidingen binnen de muren gelegd en wordt de ketel in een aparte ruimte geplaatst);
• verwarmingsapparaten en leidingen kunnen opwarmen tot temperaturen boven 100 ° C, waardoor de kans op brandwonden bij het aanraken van de batterijen toeneemt (in dit opzicht wordt aanbevolen om radiatoren en leidingen af ​​te dekken met beschermende schermen);
• bij een doorbraak ontstaat een gevaarlijke noodsituatie, omdat de koelvloeistof een zeer hoge temperatuur heeft;
• om het circuit te monteren, hebt u dure koperen of gegalvaniseerde leidingen nodig (hiermee moet rekening worden gehouden bij het berekenen hoeveel het kost om stoomverwarming uit te voeren);
• het systeem is gevoelig voor corrosie, dus de levensduur is kort;
• het is moeilijk om de temperatuur in het pand te regelen (hiervoor moet je de kamers ventileren of de hoeveelheid brandstof verminderen, wat best moeilijk is).

Kenmerken en diagram van het apparaat

Er kunnen verschillende drukken zijn in een verwarmingsstoomsysteem. Afhankelijk hiervan kan het van de volgende typen zijn:

Luchtverwarmingssysteem in een privéwoning en een industrieel pand

1. Met hoge druk van meer dan 0,07 MPa.
2. Met lage druk minder dan 0,07 MPa.
3. Het vacuüm-stoomsysteem heeft een druk van minimaal 0,1 MPa.

Stoomverwarmingscircuit kan met een gesloten en een open circuit zijn. Open circuits onder lage druk staan ​​in wisselwerking met omgevingslucht. Verzegelde gesloten systemen zijn duurzamer.

Meestal worden in een privéwoning gesloten systemen gemaakt met de terugkeer van het koelmiddel door de zwaartekracht naar de ketel. Meestal wordt een bies aan de bovenzijde gebruikt. Als een circuit met een bedrading aan de onderkant wordt gebruikt, worden de leidingen met een helling in de richting van de stoomstroom gelegd om ruis te verminderen.Op het punt van condensaatafvoer wordt een waterslot gemaakt in de vorm van een lus om te beschermen tegen stoom die de condensatieleiding binnendringt.

Belangrijk! In stoomsystemen wordt de stoomsnelheid binnen 0,14 m / s gehouden, maar niet hoger dan deze waarde. Anders zal de stoom condenserende vochtdeeltjes opvangen, een hard geluid maken en de kans op waterslag vergroten.

Minder vaak wordt gecombineerde bedrading met het leggen van pijpleidingen onder de vloer van de middelste of laatste verdieping gebruikt. In dit geval wordt het lumen van de retourleiding volledig afgesloten door condensaat.

Bij netwerkdrukken boven 0,02 MPa worden alleen open circuits gebruikt. Daarin wordt lucht verwijderd door een condensatie-accumulator. Ter bescherming tegen stoomlekkage zijn watersluizen of condenspotten geïnstalleerd. Een pomp wordt gebruikt om de vloeistof voor stoomverwarming van de opslagtank naar de warmtewisselaar te transporteren. Hierdoor kan de opslagtank onder de warmtewisselaar worden geïnstalleerd.

Op een opmerking! Stoomsystemen zijn, net als watersystemen, enkele buis en dubbele buis. De eerste optie is geschikt voor woningen met één verdieping met een oppervlakte van maximaal 80 m². De tweede optie kan worden gebruikt in huizen met twee verdiepingen.

Apparaat

Het apparaat van een stoomketel is vrij ingewikkeld. Daarom is het met uw eigen handen monteren van een stoomketel geen gemakkelijke taak. Elk afzonderlijk model heeft zijn eigen montagemogelijkheden. Maar ze zijn allemaal uitgerust met de belangrijkste componenten:

• Vuurkist. Dit is waar de brandstof zich bevindt;
• Asbak. Het dient om verbrandingsproducten van brandstof te verzamelen;
• Brander. Zijn taken zijn vrij duidelijk;
• Economizer. Dit is een boiler, waarover we meer in detail zullen praten;
• Trommel. Vereist voor de installatie van meetinstrumenten, leidingen, zekeringen;
• Druk meter. Voor een veilige werking van de stoomeenheid moet het circuit noodzakelijkerwijs een manometer bevatten om de stoomdruk te bewaken.

De installatieregels voor alle stoomketels vereisen dat ze lager worden geplaatst dan het niveau van de pijpleiding en verwarmingsapparaten. Zodat de stoom normaal kan circuleren en condensaat uit het systeem kan terugvoeren.

Hoe het systeem werkt

Verwar thuis niet met water en stoomverwarming. Ze hebben veel functionele verschillen, ondanks hun oppervlakkige overeenkomsten.

Beide typen hebben componenten:

• boiler;
• radiatoren;
• pijpen.

Stoomverwarming wordt als effectief beschouwd, u kunt zich redden met een klein aantal batterijen
Stoom is een warmtedrager voor stoomverwarming van een woonhuis. U kunt een dergelijk systeem met uw eigen handen maken door de instructies voor het monteren en installeren van componenten te volgen. Voor een watersysteem speelt water de rol van drager. De boiler verdampt het water en warmt het niet op. De koelmiddeldampen verplaatsen zich door de leidingen en worden een bron van een behaaglijke temperatuur in huis. De stoom koelt van binnen af, waarna het condenseert. In dit geval wordt 1 kg stoom omgezet in 2000 kilojoule warmte. Ter vergelijking: waterkoeling met 50 ° C levert slechts 120 kJ op.

De warmteoverdracht van stoom is meerdere keren hoger, wat het hoge rendement van deze manier van verhitten verklaart. Het condensaat dat in de radiator wordt gevormd, gaat naar het onderste deel en beweegt onafhankelijk naar de ketel. Er zijn verschillende soorten verwarmingssystemen. In dit geval wordt de specificatie uitgevoerd volgens de methode van het terugvoeren van de koelvloeistof die in condensaat is omgezet.

1. Gesloten. In dit geval zijn er geen contouren. Dienovereenkomstig beweegt het condensaat door de leidingen, die onder een bepaalde hoek liggen. Het gaat rechtstreeks naar de ketel voor verdere verwarming.
2. Geopend. Hier is een opslagtank. Condensaat komt het binnen vanuit de radiatoren, de pomp neemt deel aan de herinjectie in de ketel.

Hoe de juiste ketel te kiezen

Om de juiste verwarmingsketel op vaste brandstof te kiezen, moet u rekening houden met de volgende factoren:

• eenheidstype - met verbranding boven of onder, gasopwekking, pellet of stoom, het meest geschikt voor de gegeven bedrijfsomstandigheden;
• ketelvermogen benodigd voor verwarming en warmwaterbereiding;
• het type te gebruiken vaste brandstof;
• het volume van de verbrandingskamer, waarvan de frequentie van het laden van brandstof zal afhangen;
• warmtewisselaarmateriaal - staal of gietijzer, rekening houdend met de verdiensten en negatieve kenmerken van elk materiaal;
• de noodzaak om verbinding te maken met elektriciteitsnetten, aangezien sommige modellen ketels apparaten hebben die op elektriciteit werken - verwarmingselementen voor het handhaven van de temperatuur tijdens de uitschakelingsperiode van de ketel, rookafzuigers, ventilatoren voor luchtdruk;
• uitrusten met automatische controle, beveiligingseenheden, aangezien verwarmingsketels voor vaste brandstoffen voor het huis volledig moeten zijn voorzien van alle apparaten en apparaten voor een probleemloze werking;
• de mogelijkheid om over te schakelen op andere soorten brandstof of verschillende soorten te gebruiken.