Belangrijk verschil - Subkritische versus superkritische ketel
Boilers zijn gesloten vaten waarin een vloeistof wordt verwarmd, meestal is het water. Hoewel de naam hiervan een ketel is, kookt de vloeistof hierin niet noodzakelijkerwijs. De verwarmde vloeistof wordt gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder waterverwarming, centrale verwarming, koken, enz. Subkritische en superkritische ketels zijn dergelijke stoomgenererende systemen. Het belangrijkste verschil tussen een subkritische en superkritische ketel is dat subkritische ketels werken bij een onderkritische druk van de vloeistof, terwijl superkritische ketels werken bij een superkritische druk van de vloeistof.
Wat is het kritieke punt?
Het kritieke punt van een stof is de temperatuur en druk waarbij die stof zich tegelijkertijd als een gas en een vloeistof kan gedragen, waardoor er niet te onderscheiden gas- en vloeistoffasen optreden. Dat komt omdat de dichtheid van de gasfase en de vloeibare fase op dit punt gelijk is. Een stof die bestaat bij temperatuur en druk, boven het kritieke punt, staat bekend als een superkritische vloeistof. Een stof die onder het kritieke punt uitkomt, staat bekend als een subkritische vloeistof. In een fase-evenwichtscurve is het kritieke punt het eindpunt van de curve.
Figuur 01: Een fasediagram dat het kritieke punt van water toont
De term superkritisch in superkritische ketels verwijst naar de drukken boven het kritische punt van water waarop de ketel wordt gebruikt. Het kritieke punt van water is een temperatuur van 647 K en een druk van 221 bar (22,1 MPa). Drukken onder 221 bar staan bekend als "subkritische druk" en boven 221 bar is "superkritische druk" van water.
Wat is een subkritische ketel?
Subkritische ketels zijn ketels die werken bij temperaturen tot 374°C en bij een druk van 3.208 psi (het kritieke punt van water). Deze ketels vormen een systeem met constant verdampingseindpunt. Een typisch voorbeeld van een subkritische ketel is de stoomgenerator van het trommeltype.
In de ketel wordt de natuurlijke circulatie van de vloeistof gegenereerd door de stijgleidingen te verwarmen. Het water- en stoommengsel dat deze stijgbuis verlaat, wordt vervolgens in de trommel gescheiden in water en stoom. Water wordt gecirculeerd, water keert terug naar de verdamperinlaat via benedenhoeken terwijl stoom in de oververhitterkamer stroomt.
Figuur 02: Een thermische krachtcentrale
Als de vloeistof een natuurlijke circulatie kan ondergaan, is het toepassingsbereik beperkt tot ongeveer 190 bar als maximale vatdruk. Maar als de circulatie wordt gedaan met behulp van een circulatiepomp (bekend als geforceerde circulatie), kan dit bereik worden uitgebreid. Deze verlenging gebeurt vanwege de fixatie van het eindpunt van verdamping in de trommel. En ook bepa alt het de grootte van het verwarmingsoppervlak in de verdamper en in de oververhitter. Een groot nadeel van de subkritische ketel is dat bij deze ketels belvorming kan optreden.
Wat is een superkritische ketel?
Superkritische ketel (superkritische stoomgenerator) is een type ketel die werkt onder superkritische drukomstandigheden. Dit type ketels wordt vaak gebruikt bij het opwekken van elektriciteit. In tegenstelling tot subkritische ketels is er bij superkritische ketels geen bellenvorming en wordt vloeibaar water onmiddellijk omgezet in stoom.
Superkritische ketel werkt bij temperaturen rond 538–565°C en drukken boven 3.200 psi. Een superkritische ketel heeft een systeem met variabel verdampingseindpunt. Deze ketels zijn trommelloos. Daarom vindt de verdamping plaats bij een enkele doorgang door de verdamper. De stroom van vloeistof, meestal; water, wordt geïnduceerd door de voedingspomp. Hierdoor kan het systeem bij elke gewenste druk worden gebruikt, waardoor het systeem onder subkritische of superkritische omstandigheden kan werken. Als gevolg hiervan varieert het verdampingseindpunt. En om deze omstandigheden te behouden, passen de verdamper- en oververhittergebieden zich automatisch aan de vereisten aan.
Figuur 03: Een waterpijpketel
Deze ketel wordt superkritische ketel genoemd omdat hij boven de kritische waterdruk van 221 bar werkt. Aangezien er boven het kritieke punt geen onderscheid is tussen stoom en water, werkt water als een vloeistof.
Buiten het kritieke punt van water is de latente verdampingswarmte nul, en daarom is er geen aanzienlijk onderscheid tussen de vloeibare fase en de dampfase van water. een van de grote voordelen van superkritische ketels is een lager brandstofverbruik. Dit zorgt voor minder productie van broeikasgassen. en ook, omdat er geen bellenvorming is, kan er minder waterverbruik worden waargenomen.
Wat zijn de overeenkomsten tussen subkritische en superkritische ketel?
- Het fundamentele operationele mechanisme/cyclus van zowel de subkritische als de superkritische ketel is hetzelfde.
- Behalve de trommelloze verdampers in superkritische ketels, zijn ook andere constructieve kenmerken hetzelfde.
- De technieken van zowel subkritische als superkritische ketels gebruiken vergelijkbare apparatuur en strategieën in gebruik. d.w.z. luchtvoorverwarmer, economizer, turbines, condensors, ketelvoedingspompen, enz.
Wat is het verschil tussen subkritische en superkritische ketel?
Subkritische versus superkritische ketel |
|
| Subkritische ketels zijn ketels die werken bij temperaturen tot 374°C en bij een druk van 3.208 psi (het kritieke punt van water). | Superkritische ketel (superkritische stoomgenerator) is een type ketel die werkt onder superkritische drukomstandigheden. |
| Temperatuur | |
| Subkritische ketels werken bij temperaturen tot 374°C. | Superkritische ketels werken bij temperaturen rond 538–565°C. |
| Druk | |
| Subkritische ketels werken bij een druk van 3.208 psi. | Superkritische ketels werken bij een druk van meer dan 3.200 psi. |
| Drums | |
| Subkritische ketels zijn samengesteld uit trommels. | Superkritische ketels zijn trommelloos. |
| Bubble Formation | |
| Bellenvorming is een groot nadeel bij subkritische ketels. | Er zijn geen superkritische ketels met bellenvorming. |
Samenvatting – Subkritische versus superkritische ketel
Subkritische en superkritische ketels zijn twee vormen van stoomgeneratoren die worden gebruikt voor elektriciteitsopwekking. Deze zijn als zodanig gecategoriseerd op basis van hun bedrijfsomstandigheden. Het verschil tussen een subkritische en superkritische ketel is dat subkritische ketels werken bij een onderkritische druk van de vloeistof, terwijl superkritische ketels werken bij een superkritische druk van de vloeistof.
Download de pdf-versie van subkritische vs superkritische ketel
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienota. Download hier de PDF-versie: Verschil tussen subkritische en superkritische ketel
