Das Kesselhaus
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Leistungsangaben von Kesseln
In diesem Lehrgang werden die drei gebräuchlichsten Kesselleistungen erläutert: Die 'Von und bei'-Einstufung für die Verdampfung, die kW-Einstufung für die Heizleistung und die Kesselpferdestärke.
„Von und bei“-Leistung
Die „von und bei“-Leistung wird von Großwasserraumkesselherstellern häufig als Bezugsgröße verwendet, um eine Einstufung eines Kessels zu erhalten, welche die Dampfmenge in kg/h angibt, die der Kessel „von und bei“ 100 °C unter Atmosphärendruck erzeugen kann. Jedes Kilogramm Dampf hätte dann 2257 kJ an Energie vom Kessel aufgenommen.
Großraumwasserkessel werden häufig mit Speisewassertemperaturen von unter 100 °C betrieben. Demzufolge muss der Kessel Enthalpie liefern, um das Wasser auf seinen Siedepunkt zu bringen.
Die meisten Kessel arbeiten bei Drücken über dem Atmosphärendruck, da Dampf mit erhöhtem Druck mehr Wärmeenergie beinhaltet als Dampf bei 100 °C. Das erfordert zusätzliche Sättigungsenthalpie für das Wasser. Wenn der Kesseldruck steigt, wird auch die Sättigungstemperatur größer, was noch mehr Enthalpie erfordert, bevor das Speisewasser auf seinen Siedepunkt gebracht worden ist.
Beide Effekte reduzieren die tatsächliche Dampfleistung des Kessels bei gleichem Brennstoffverbrauch. Das Diagramm in Abbildung 3.5.1 stellt den Anteil des „von und bei“-Wertes in Abhängigkeit von der Speisewassertemperatur für den Betrieb bei 0, 5, 10 und 15 bar ü dar.
Die Anwendung des „von und bei“-Diagramms (Abbildung 3.5.1) wird im Beispiel 3.5.1 erklärt und zeigt auch, wie die Werte ermittelt werden.
Beispiel 3.5.1
Ein Kessel hat eine „von und bei“-Leistung von 2 000 kg/h und wird bei 15 bar ü betrieben. Die Speisewassertemperatur beträgt 68 °C.
Die Anwendung der Gleichung 3.5.1 ermittelt einen Faktor, welcher dasselbe Ergebnis liefert:
Hinweis:
Alle Werte kommen aus der Dampftafel. Unter Verwendung der Angaben aus Beispiel 3.5.1 und der Gleichung 3.5.1 kann der Verdampfungsfaktor berechnet werden:
kW-Leistung
Einige Kesselhersteller geben die Kesselleistung in kW an. Diese entspricht nicht der Verdampfungsleistung und sie ist vom selben „von und bei“-Faktor abhängig.
Um die tatsächliche Verdampfung als Massenangabe zu ermitteln, muss man zuerst die Speisewassertemperatur und den Druck des erzeugten Dampf wissen, damit man bestimmen kann, wieviel Energie jedem Kilogramm Wasser zugeführt wird. Um die Dampfleistung zu bestimmen, kann die Gleichung 3.5.2 verwendet werden:
Beispiel 3.5.2
Ein Kessel hat eine Leistung von 3 000 kW (kJ/s) und wird bei 10 bar ü und einer Speisewassertemperatur von 50 °C betrieben. Wieviel Dampf kann erzeugt werden?
Hierbei ist unter Verwendung der Tabellen auf der Spirax Sarco Website:
Kesselpferdestärken (BoHP)
Diese Einheit wird eigentlich nur in den USA und Australien verwendet. Die Kesselpferdestärke entspricht nicht den allgemein bekannten 550 ft lbf/s und der normalerweise verwendete Umrechnungsfaktor von 749 Watt = 1 Pferdestärke kann nicht angesetzt werden.
USA und Australien
Die in den USA und Australien weit verbreitete Definition einer Kesselpferdestärke ist die erforderliche Energiemenge, um 34,5 lb Wasser bei 212 °F unter atmosphärischen Bedingungen zu verdampfen.
Beispiel 3.5.3
Ein Kessel hat eine Leistung von 500 BoHP. Wie hoch ist die Dampfleistung?
Wichtig: Im Wesentlichen ist das ähnlich wie bei der „von und bei“- Leistung; der Einsatz von Speisewasser mit niedrigeren Temperaturen und Dampf bei höheren Drücken reduziert die erzeugte Dampfmenge.
In der Praxis heißt das: Eine BoHP-Kennzahl von 28 bis 30 lb/h wäre unter Berücksichtigung des Dampfdrucks und durchschnittlicher Speisewassertemperaturen eine realistischere, maximale Dauerleistung.
Daher wäre praxisgerechtes Ergebnis:
Daraus folgt: Wenn 17 250 lb/h Dampf erforderlich sind, wäre ein 500 BoHP Kessel zu klein und der Anwender müsste einen Kessel mit folgender Leistung spezifizieren:
