Wasserrohrkessel

  Ein Wasserrohrkessel ist eine Dampfkesselbauart. Er zeichnet sich dadurch aus, dass das Wasser in den Rohren geführt wird. Der Wasserrohrkessel kann als Dampf- oder Heißwassererzeuger eingesetzt werden.

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Allgemeines

Im Bereich von Gas- und Ölfeuerungen mit Dampfleistungen bis 25 t/h und Drücken bis 32 bar werden bei Neuanlagen nur noch Großwasserraumkessel eingesetzt, da die Kessel beim Hersteller betriebsfertig und rationeller hergerichtet werden können. Der Großwasserraumkesseln ist für die automatisierte Verfeuerung von Festbrennstoffen nicht geeignet oder es muss eine Brennkammer vorgelagert werden.

Für höhere Drücke können Großraumwasserkessel nicht mehr eingesetzt werden. Die Rohre im Wasserrohrkessel haben wesentlich geringere Durchmesser als der Mantel von Großraumwasserkesseln, so dass hier wesentlich geringer Rohrwandstärken zur Aufnahme des Innendruckes ausreichen. Der Wasserrohrkessel ist bei entsprechender Auslegung des Feuerungsraumes für die Verfeuerung aller Brennstoffe geeignet. In den Rauchgasweg können Rußbläser eingefahren werden, um bei starkem Staubanfall die Heizflächen zu säubern.

Entwicklung

1874 ließ Stephen Wilcox den ersten Sektionalkessel patentieren. Die damalige Dampfleistung betrug 2,4 Tonnen Dampf pro Stunde. Wesentliche Voraussetzung für die weitere Leistungssteigerung war die die Entwicklung des nahtlosen Rohrs durch die Gebrüder Mannesmann im Jahre 1886.

Der Teilkammersektionalkessel um 1900 besteht aus einem gemauerten Feuerungsraum, in dem die Verdampferrohre steigend angeordnet sind. Die Rauchgase werden durch die eingebrachte Ausmauerung schräg zur Achse der Verdampferrohre geleitet. Die Verdampferrohre münden in der Trommel, die auf dem Mauerwerk aufgesetzt ist. Die Fallrohre sind in dem hinteren zu den Rauchgasen abgeschotteten Bereich des Feuerungsraumes angeordnet.

1918 wurde Kohlenstaub im Dauerbetrieb für die Befeuerung eines Wasserrohrkessels erstmalig eingesetzt. Im Laufe der weiteren technischen Entwicklungen wurden 1927/28 Betriebsdrücke von 100 bar erreicht. Eine weitere Anhebung der Betriebsdrücke in Naturumlaufkesseln wird durch die zunehmende Wandstärke der Trommeln begrenzt. In der Folge wurden Zwangsdurchlaufkessel entwickelt, die keine Trommel benötigen.

Die technischen Grenzen der Dampferzeugung liegen bei Drücken von 300 bar im überkritischen Bereich von Wasser und bei Überhitzungstemperaturen von 600°C. Die Dampfleistung eines Kraftwerksblocks ist im Laufe der Entwicklung auf derzeit 2.000 t/h angestiegen.

Bauformen

Nach Bauformen unterscheidet man

• Naturumlaufkessel, die nur mit der Speisepumpe mit Wasser vom Kondensator beschickt werden und in denen das Wasser zwischen den oberen und unteren Sammelbehältern auf natürliche Weise zirkuliert,
• Zwangsumlaufkessel, bei denen die Wasserzirkulation von einer Umwälzpumpe sichergestellt wird,
• Zwangsdurchlaufkessel, in denen das Wasser in einer Richtung durch das Rohrsystem gepumpt wird.

Der Großraum des Verdampfers ist weitgehend selbsttragend (die Rohrwände bestehen aus miteinander verschweißten Rohren). Das übrige Tragwerk eines Wasserrohrkessels besteht im wesentlichen aus Stahlprofilen mit Fundamenten aus Beton. Alternativ kann auch Stahlbeton für das Tragwerk verwendet werden. Die Außenwände des Tragwerkes sind sind wärmegedämmt und mit Blechen für den Wetter- und Lärmschutz verkleidet.

Typische Rohrabmessungen sind:

• Vorwärmer: 38x3,5 mm
• Verdampfer: 60x5 mm
• Überhitzer: 32x5 mm

Sicherheit

Beschaffenheitsanforderungen

Wasserrohrkessel sind Druckgeräte im Sinne der Druckgeräterichtlinie 97/23/EG und dürfen nur in Verkehr gebracht werden, wenn der Hersteller durch ein Konformitätsbewertungsverfahren unter Beteiligung einer benannten Stelle nachgewiesen hat, dass die grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Richtlinie eingehalten hat. Der Hersteller bringt das CE-Zeichen an und stellt eine EG-Konformitätserklärung aus. Harmonisierte Produktnormen für Wasserrohrkessel sind:

• EN 12952-1 bis 17: Wasserrohrkessel

Bei Anwendung dieser Norm kann der Hersteller davon ausgehen, dass er die grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Richtlinie erfüllt (Vermutungswirkung).